FR2950478A1 - Électrode en pomme de douche monolithique bloquée - Google Patents

Abstract

Ensemble à électrode (500) pour chambre à plasma servant au traitement de substrats semiconducteurs. L'ensemble (500) comporte une électrode en pomme de douche supérieure (502) qui est mécaniquement fixé à une contre-plaque (506) par des verrous à came 514 mutuellement espacés. Un anneau de garde (508) entoure la contre-plaque (506) et est mobile vers des positions auxquelles des ouvertures de l'anneau de garde (508) s'alignent avec des ouvertures de la contre-plaque (506) pour pouvoir faire tourner les verrous à came (514) au moyen d'un outil et libérer des goupilles de verrouillage (562) partant de la face supérieure de l'électrode (502).

Description

1 La présente demande revendique priorité conformément à l'article 35 du code U.S.C. §119 sur la demande provisoire U.S. N° 61/243647 intitulée "Clamped Monolithic Showerhead Electrode" (Électrode en pomme de douche monolithique bloquée), déposée le 18 septembre 2009, dont la totalité du contenu est incorporée ici à titre de référence. CONTEXTE DE L'INVENTION La fabrication d'une puce de circuit intégré commence généralement par un substrat de matériau semiconducteur monocristallin de pureté élevée (tel que du silicium ou du germanium) appelé "plaquette" (wafer en terminologie anglo-saxonne). Chaque plaquette est soumise à une séquence d'étapes de traitements physiques et chimiques qui forment les diverses structures du circuit sur la plaquette. Pendant le processus de fabrication, divers types de films minces peuvent être déposés sur la plaquette au moyen de diverses techniques telles que l'oxydation thermique pour produire des films de dioxyde de silicium, le dépôt chimique en phase vapeur pour produire des films de silicium, de dioxyde de silicium et de nitrure de silicium, et la pulvérisation cathodique ou d'autres techniques permettant de produire d'autres films métalliques. Après dépôt d'un film sur la plaquette de semiconducteur, les propriétés électriques uniques des semiconducteurs sont obtenues par substitution d'impuretés sélectionnées dans le réseau cristallin du semiconducteur par un processus appelé dopage. La plaquette de silicium dopé peut ensuite être uniformément revêtue d'une couche mince d'un matériau photosensible ou sensible à un rayonnement, appelé "résine" (resist en terminologique anglo-saxonne). De petits motifs géométriques définissant les trajets des électrons dans le circuit peuvent ensuite être transférés sur la résine à l'aide d'un processus connu sous le nom de lithographie. Pendant le processus lithographique, le motif du circuit intégré peut être dessiné sur une plaque de verre appelée "masque" puis être optiquement réduit, projeté et transféré sur le revêtement photosensible. Le motif de résine lithographié est ensuite transféré sur la surface cristalline sous-jacente du matériau semiconducteur par un processus connu sous le nom de gravure. Des chambres de traitement sous vide sont généralement utilisées pour la gravure et le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) de matériaux sur des substrats en introduisant un gaz de gravure ou de dépôt dans la chambre à vide et en appliquant au gaz un champ radiofréquence (RF) afin d'activer le gaz et de le faire passer dans un état de plasma. Un système de gravure ionique réactive consiste en une chambre de gravure à l'intérieur de laquelle sont positionnées une électrode ou une anode supérieure et une électrode ou une cathode inférieure. La cathode est polarisée négativement par rapport à l'anode et aux parois du récipient. La plaquette à graver est recouverte d'un masque approprié et est directement placée sur la cathode. Un gaz chimiquement réactif tel que CF4, CHF3, CC1F3, HBr, C12 et SF6 ou des mélanges de ceux-ci avec du 02, du N2, du He ou de l'Ar, est introduit dans la chambre de gravure et est maintenu sous une pression qui est typiquement de l'ordre du millitorr. L'électrode supérieure est une électrode en pomme de douche munie d'un ou de plusieurs orifice(s) de sortie de gaz qui permettent de disperser le gaz uniformément à l'intérieur de la chambre à travers l'électrode. Le champ électrique établi entre l'anode et la cathode va dissocier le gaz réactif en formant un plasma. La surface de la plaquette est gravée par interaction chimique avec les ions actifs et par transfert de quantité de mouvement des ions frappant la surface de la plaquette. Le champ électrique créé par les électrodes attire les ions vers la cathode en faisant en sorte que les ions frappent la surface dans une direction principalement verticale afin que le processus produise des parois latérales gravées verticalement bien définies. Une régulation de température fiable et répétable de l'électrode en pomme de douche pendant le traitement au plasma de substrats semiconducteurs est souhaitable pour obtenir la chimie souhaitée du plasma au niveau de la surface exposée au plasma de l'électrode en pomme de douche. Les demandes de brevets U.S. publiées détenues en commun N° 2009/0081878 et 2008/0308228, qui sont citées ici à titre de référence, divulguent des modules de régulation de température destinés à des ensembles à électrodes en pomme de douche. L'entretien d'électrodes en pomme de douche peut être difficile en raison des configurations de montage complexes. La demande de brevet U.S. non provisoire détenue en commun N° 12/216524 déposée le 7 juillet 2008 décrit une électrode en pomme de douche monolithique qui est fixée de façon amovible à une contre-plaque par une série de verrous à cames. Dans le mode de réalisation représenté, la contre- plaque présente une protubérance annulaire abritant les verrous à came et l'électrode en pomme de douche comporte un creux annulaire qui est adapté à la protubérance présente sur la contre-plaque. Dans certains processus utilisant des plasmas, il serait souhaitable de prévoir un agencement des orifices de sortie de gaz qui répartisse plus uniformément le gaz de traitement dans la chambre. On décrit ici une électrode en pomme de douche monolithique bloquée conduisant à une répartition de gaz et 30 à une régulation de température améliorées. RÉSUMÉ Conformément à un mode de réalisation, une électrode en pomme de douche destinée à être utilisée dans une chambre réactionnelle à plasma comprend une partie centrale 35 et une partie périphérique définies par des faces supérieure et inférieure de l'électrode en pomme de douche.

La face supérieure comprend une surface plane s'étendant sur la totalité de la partie centrale et de la partie périphérique et la face inférieure est définie par une surface intérieure plane s'étendant sur la totalité de la partie centrale et une surface extérieure à gradins s'étendant sur la totalité de la partie périphérique. La surface extérieure à gradins comprend au moins une surface plane annulaire définissant une zone de plus grande épaisseur de l'électrode en pomme de douche et une pluralité de douilles circonférentiellement espacées les unes des autres sont situées dans la face supérieure de la partie périphérique, les douilles étant configurées pour recevoir des verrous à cames aptes à bloquer l'électrode en pomme de douche sur une contre-plaque. Une pluralité d'orifices de sortie de gaz sont situés dans la partie centrale de l'électrode en pomme de douche à travers laquelle un gaz de traitement peut être introduit entre l'électrode en pomme de douche et l'électrode inférieure sur laquelle repose une plaquette. Les orifices de sortie de gaz sont agencés selon un motif comportant un orifice de sortie de gaz central et 13 rangées circonférentielles d'orifices de sortie de gaz avec 10 orifices de sortie de gaz dans la première rangée située à environ 1,27 cm (0,5 pouce) du centre de l'électrode en pomme de douche, 18 orifices de sortie de gaz dans la deuxième rangée située à environ 2,3 cm (0,9 pouce) du centre, 28 orifices de sortie de gaz dans la troisième rangée située à environ 3,5 cm (1,4 pouce) du centre, 38 orifices de sortie de gaz dans la quatrième rangée située à environ 4,6 cm (1,8 pouce) du centre, 46 orifices de sortie de gaz dans la cinquième rangée située à environ 5,8 cm (2,3 pouces) du centre, 56 orifices de sortie de gaz dans la sixième rangée située à environ 6,8 cm (2,7 pouces) du centre, 66 orifices de sortie de gaz dans la septième rangée située à environ 8,1 cm (3,2 pouces) du centre, 74 orifices de sortie de gaz dans la huitième rangée située à environ 9,1 cm (3,6 pouces) du centre, 84 orifices de sortie de gaz dans la neuvième rangée située à environ 10,4 cm (4,1 pouces) du centre, 94 orifices de sortie de gaz dans la dixième rangée située à environ 11,7 cm (4,6 pouces) du centre, 104 orifices de sortie de gaz dans la onzième rangée située à environ 12,9 cm (5,1 pouces) du centre, 110 orifices de sortie de gaz dans la douzième rangée située à environ 13,7 cm (5,4 pouces) du centre, et 120 trous dans la treizième rangée située à environ 14,5 cm (5,7 pouces) du centre. Un trou de réception de capteur de température est ménagé dans la face supérieure pour recevoir un capteur de température. La surface extérieure à gradins peut avoir une configuration à un seul gradin ou à gradins multiples. La configuration à un seul gradin comporte une surface plane annulaire unique et des surfaces intérieure et extérieure inclinées, la surface intérieure inclinée s'étendant entre la surface intérieure plane et la surface annulaire plane unique et la surface extérieure inclinée s'étendant entre la surface plane annulaire unique et un bord extérieur de l'électrode en pomme de douche. La configuration à gradins multiples comprend des surfaces planes annulaires intérieures et extérieures et des surfaces inclinées intérieures, intermédiaires et extérieures. La surface inclinée intérieure s'étend entre la surface intérieure plane et la surface plane annulaire intérieure, la surface inclinée intermédiaire s'étend entre la surface plane annulaire intérieure et la surface plane annulaire extérieure, et la surface inclinée extérieure s'étend entre la surface plane annulaire extérieure et un bord extérieur de l'électrode en pomme de douche. L'épaisseur de l'électrode en pomme de douche à gradins multiples sur la totalité de la surface intérieure plane est inférieure à l'épaisseur sur la totalité de la surface plane annulaire extérieure.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 représente une vue en coupe transversale partielle d'un ensemble à électrode en pomme de douche. La figure 2A est une représentation tridimension- nelle d'un exemple de verrou à came destiné à bloquer une électrode en pomme de douche dans le réacteur représenté sur la figure 1. La figure 2B est une vue en coupe transversale de l'exemple de fixation d'électrode par verrou à came de la 10 figure 2A. La figure 3 représente des schémas en élévation latérale et d'assemblage d'un exemple de broche de verrouillage utilisée dans la fixation par verrou à came des figures 2A et 2B. 15 La figure 4A représente des schémas en élévation latérale et d'assemblage d'un exemple d'arbre à came utilisé dans la fixation par verrou à came des figures 2A et 2B. La figure 4B représente une vue en coupe 20 transversale d'un exemple de bord de trajet de découpe d'une partie de l'arbre à came de la figure 4A. La figure 5 représente un ensemble à électrode en pomme de douche comportant une électrode en pomme de douche, une contre-plaque, une plaque de régulation 25 thermique, un anneau de garde et une plaque supérieure. La figure 6A est une vue de dessus de l'électrode en pomme de douche. La figure 6B est une vue en coupe transversale de l'électrode en pomme de douche conformément à un mode de 30 réalisation de l'électrode en pomme de couche. La figure 6C est une vue agrandie de la partie C de la figure 6B. La figure 6D est une vue en coupe transversale partielle de l'électrode en pomme de douche à travers un 35 creux destiné à recevoir un capteur de température.

La figure 6E est une vue en coupe transversale partielle d'un autre mode de réalisation de l'électrode en pomme de douche. La figure 6F est une vue en coupe transversale 5 partielle d'encore un autre mode de réalisation de l'électrode en pomme de douche. La figure 7 est une vue en perspective de la contre-plaque représentée sur la figure 5. Le motif de passages de gaz et le motif de microtrous d'alignement représentés ne 10 sont pas exacts. La figure 8 est une vue en perspective de l'ensemble à électrode en pomme de douche sans l'anneau de garde. Le motif de passages de gaz représenté n'est pas exact. DESCRIPTION DÉTAILLÉE 15 La figure 1 représente une vue en coupe transversale partielle d'un mode de réalisation d'un ensemble à électrode en pomme de douche 100 d'un système de traitement au plasma destiné à graver des substrats. Comme illustré sur la figure 1, l'ensemble à électrode en pomme de douche 20 100 comporte une électrode en pomme de douche 110, une contre-plaque 140, et un anneau de garde (ou anneau extérieur) 170. L'ensemble à électrode en pomme de douche 100 comporte également un ensemble formant anneau de confinement du plasma (ou ensemble produisant une pression 25 dans la zone au-dessus de la plaquette (WAP pour Wafer Area Pressure)) 180, qui entoure la périphérie extérieure de l'électrode en pomme de douche 110 et de la contre-plaque 140. L'ensemble 100 comporte également une plaque de 30 régulation thermique 102 et une plaque supérieure (haute) 104 dans laquelle se trouvent des canaux d'écoulement de liquide et formant une paroi à température régulée de la chambre. L'électrode en pomme de douche 110 est de préférence une plaque circulaire et peut être constituée 35 d'un matériau conducteur de pureté élevée tel que du silicium monocristallin, du silicium polycristallin, du carbure de silicium, ou un autre matériau approprié (tel que de l'aluminium ou un alliage de celui-ci, de l'aluminium anodisé, de l'aluminium revêtu d'oxyde d'yttrium). Un capteur de température 580 (figure 5) ayant une gamme de températures appropriée, tel qu'un thermocouple, un capteur de température à fibre optique ou un détecteur de température résistif, est configuré de façon à venir directement au contact de l'électrode en pomme de douche 110. La contre-plaque 140 est mécaniquement fixée à l'électrode en pomme de douche 110 par des attaches mécaniques décrites ci-après. L'anneau de garde 170 entoure la contre-plaque 140 et permet d'accéder à des éléments de verrouillage à cames tels que décrits ci-après. Le capteur de température 580 délivre des données de températures à une unité de commande 581 qui active un ou plusieurs éléments chauffants 582 ajustant la température de l'électrode en pomme de douche. L'ensemble â électrode en pomme de douche 100, comme illustré sur la figure 1, est généralement utilisé avec un mandrin électrostatique (non représenté) comportant une électrode inférieure plane sur laquelle une plaquette repose à une distance d'environ 1 à 2 cm en dessous de l'électrode en pomme de douche 110. Un exemple de système de traitement au plasma de ce type est un réacteur du type à plaques parallèles, tel que les systèmes de gravure diélectriques Exelan® fabriqués par Lam Research Corporation, à Fremont, Californie. Ces dispositifs à mandrin assurent une régulation de température de la plaquette en appliquant une pression d'hélium (He) à la contre-plaque, qui commande le taux de transfert thermique entre la plaquette et le mandrin. L'électrode en pomme de douche 110 est une partie consommable qui doit être remplacée périodiquement. Pour alimenter en gaz de traitement l'entrefer entre la plaquette et l'électrode en pomme de douche 110, l'électrode en pomme de douche 110 est dotée d'orifices de sortie de gaz 106 qui ont une taille et une répartition appropriées pour l'apport d'un gaz de traitement, lequel gaz est activé par l'électrode et forme un plasma dans une zone réactionnelle située en dessous de l'électrode en pomme de douche 110. L'ensemble à électrode en pomme de douche 100 comporte également un ensemble formant anneau de confinement du plasma (ou ensemble produisant un plasma au-dessus de la zone de la plaquette (WAP)) 180, qui entoure la périphérie extérieure de l'électrode en pomme de douche 110 et de la contre-plaque 140. L'ensemble 180 de confinement du plasma est de préférence constitué d'un empilement ou d'une pluralité d'anneaux mutuellement espacés 190, qui entoure la périphérie extérieure de l'électrode en pomme de douche 110 et de la contre-plaque 140. Pendant le traitement, l'ensemble 180 de confinement du plasma provoque un différentiel de pression dans la zone réactionnelle et augmente la résistance électrique entre les parois de la chambre réactionnelle et le plasma en confinant ainsi le plasma entre l'électrode en pomme de douche 110 et l'électrode inférieure (non représentée). Pendant l'utilisation, les anneaux de confinement 190 confinent le plasma au volume de la chambre et régulent la pression du plasma à l'intérieur de la chambre réactionnelle. Le confinement du plasma dans la chambre réactionnelle dépend de nombreux facteurs, parmi lesquels l'espacement entre les anneaux de confinement 190, la pression régnant dans la chambre réactionnelle, à l'extérieur des anneaux de confinement et dans le plasma, le type et le débit du gaz, ainsi que le niveau et la fréquence de la puissance RF. Le confinement du plasma est plus facile à réaliser si l'espacement entre les anneaux de confinement 190 est très petit. Typiquement, un espacement de 0,38 cm (0,15 pouce) ou moins est exigé pour le confinement. Cependant, l'espacement des anneaux de confinement 190 détermine également la pression du plasma, et il est souhaitable que l'espacement puisse être ajusté pour obtenir la pression requise pour des performances de traitement optimales tout en maintenant le plasma. Le gaz de traitement provenant de l'alimentation en gaz est délivré à l'électrode en pomme de douche 110 par l'intermédiaire d'un ou plusieurs passages ménagés dans la plaque supérieure 104, qui permettent l'apport d'un gaz de traitement à une zone unique ou à de multiples zones situées au-dessus de la plaquette.

L'électrode en pomme de douche 110 est de préférence une plaque circulaire ayant une épaisseur uniforme du centre (côté gauche de la figure 1) vers une zone de plus grande épaisseur formant au moins un gradin sur la surface exposée au plasma s'étendant vers l'intérieur à partir d'un bord extérieur. L'électrode en pomme de douche 110 a de préférence un diamètre supérieur à celui d'une plaquette à traiter, par exemple supérieur à 300 mm. Le diamètre de l'électrode en pomme de douche 110 peut aller d'environ 38,1 cm (15 pouces) à environ 43,2 cm (17 pouces) pour le traitement de plaquettes de 300 mm (tel qu'il est utilisé, le terme "environ" signifie environ ±10 90. Le silicium monocristallin et le silicium polycristallin sont des matériaux préférés pour des surfaces exposées au plasma de l'électrode en pomme de douche 110. Un silicium monocristallin ou polycristallin de pureté élevée minimise la contamination des substrats pendant le traitement au plasma car il n'introduit qu'une quantité minime d'éléments indésirables dans la chambre réactionnelle et subit également une usure régulière pendant le traitement au plasma, cela minimisant les particules. D'autres matériaux comprenant des composites de matériaux pouvant être utilisés pour des surfaces exposées au plasma de l'électrode en pomme de douche 110, comprennent par exemple de l'aluminium (tel qu'il est utilisé ici, le terme "aluminium" désigne de l'Al pur et des alliages de celui-ci avec ou sans surfaces anodisées ou autres surfaces revêtues), du silicium polycristallin, de l'aluminium revêtu d'oxyde d'yttrium, du SiC, du SiN, et de l'AIN. La contre-plaque 140 est de préférence constituée d'un matériau qui est chimiquement compatible avec les gaz de traitement utilisés pour traiter des substrats semiconducteurs dans la chambre de traitement au plasma, qui possède un coefficient de dilatation thermique très proche de celui du matériau de l'électrode, et/ou qui est électriquement et thermiquement conducteur. Les matériaux préférés pouvant être utilisés pour réaliser la contre-plaque 140 comprennent, sans aucune limitation à ceux-ci, le graphite, le SiC, l'aluminium (Al) ou d'autres matériaux appropriés.

L'électrode en pomme de douche 110 est mécaniquement fixée à la contre-plaque 140 sans collage par adhésif entre l'électrode et la contre-plaque, c'est-à-dire qu'aucun matériau de collage élastomère thermiquement et électriquement conducteur n'est utilisé pour fixer l'électrode à la contre-plaque. La contre-plaque 140 est de préférence fixée à la plaque de régulation thermique 102 par des attaches mécaniques appropriées qui peuvent être des boulons filetés, des vis, etc. A titre d'exemple, des boulons (non représentés) peuvent être insérés dans des trous ménagés dans la plaque de régulation thermique 102 et vissés dans des ouvertures filetées ménagées dans la contre-plaque 140. La plaque de régulation thermique 102 comprend une partie de flexion 184 et est de préférence constituée d'un matériau métallique usiné tel que de l'aluminium ou autre. La plaque commandée en température 104 supérieure est de préférence constituée d'aluminium. L'ensemble 180 de confinement du plasma (ou ensemble formant un plasma au- dessus de la zone de la plaquette (WAP)) est positionné vers l'extérieur de l'ensemble à électrode en pomme de douche 100. Un ensemble 180 de confinement du plasma approprié comportant une pluralité d'anneaux 190 de confinement du plasma réglables verticalement est décrit dans le brevet U.S. N° 5 534 751 détenu en commun, qui est cité ici en totalité à titre de référence.

L'électrode en pomme de douche 110 peut être fixée mécaniquement à la contre-plaque 140 par un mécanisme à verrou à came tel que décrit dans le brevet PCT/US2009/001593 détenu en commun qui revendique priorité de la demande de brevet US N° 61/036862 déposée le 14 mars 2008 et dont les descriptions sont citées ici à titre de référence. Se référant à la figure 2A, celle-ci illustre une vue tridimensionnelle d'un exemple de fixation d'électrode par verrouillage à came qui comporte des parties d'une électrode 201 et d'une contre-plaque 203. La fixation d'électrode permet de fixer rapidement, de manière propre et précise une électrode consommable 201 à une contre-plaque dans divers outils utilisés dans un contexte de fabrication, tel que la chambre de gravure au plasma représentée sur la figure 1.

La fixation d'électrode comprend un goujon (goupille de verrouillage) 205 monté dans une douille 213. Le goujon peut être entouré d'un empilement de ressorts à disques 215, comme par exemple des rondelles de Belleville en acier inoxydable. Le goujon 205 et l'empilement de ressorts à disques 215 peuvent être ajustés par pression ou fixés d'une autre manière à l'intérieur de la douille 213 par utilisation d'adhésifs ou d'attaches mécaniques. Le goujon 205 et l'empilement de ressorts à disques 215 sont mis en place dans la douille 213 de façon qu'une liberté de mouvement latérale limitée soit possible entre l'électrode 201 et la contre-plaque 203. Le fait de limiter la liberté de mouvement latérale autorise un ajustement serré entre l'électrode 201 et la contre-plaque 203, cela garantissant un bon contact thermique, tout en conférant néanmoins une certaine liberté de mouvement pour l'adaptation à des différences de dilatation thermique entre les deux pièces.

Des détails supplémentaires concernant la caractéristique de liberté de mouvement latérale limitée sont fournis de façon plus précise ci-après. Dans un exemple de réalisation particulier, la douille 213 est fabriquée à partir de Torlon® de qualité roulement. En variante, la douille 213 peut être réalisée à partir d'autres matériaux possédant certaines caractéristiques mécaniques telles qu'une bonne résistance mécanique et qu'une bonne résistance aux chocs, une résistance au fluage, une stabilité dimensionnelle, une résistance au rayonnement et une résistance chimique, et pouvant être facilement utilisés. Divers matériaux tels que des polyamides, des polyimides, des acétals et des matériaux à base de polyéthylène à poids moléculaire ultra-élevé, peuvent également être appropriés. Des matières plastiques spéciales pour hautes températures ou d'autres matériaux associés ne sont pas exigés pour former la douille 213 étant donné que la température de 230°C est la température maximale généralement observée dans des applications telles que des chambres de gravure. De manière générale, la température de fonctionnement typique est plus proche de 130°C. D'autres parties de la fixation d'électrode sont constituées d'un arbre à came 207 entouré à chaque extrémité d'une paire de roulements d'arbre à came 209. L'arbre à came 207 et l'ensemble à roulement d'arbre à came sont montés dans un alésage 211 de contre-plaque usinée dans la contre-plaque 203. Dans une application typique d'une chambre de gravure conçue pour des plaquettes de semiconducteur de 300 mm, huit fixations d'électrode ou plus peuvent être espacées le long de la périphérie de la combinaison électrode 201/contre-plaque 203. Les roulements d'arbre à came 209 peuvent être usinés à partir de divers matériaux, parmi lesquels du Torlori , du Vespel©, du Celcori , du Delriri , du Teflon°, de l'Arlone, ou d'autres matériaux tels que des fluoropo ~,lY es acétals, des polyamides, des ~~vmè,.~re~C.~, d des polyimides, des polytetrafluoréthylènes et des polyétheréthercétones (PEEK) ayant un faible coefficient de frottement et perdant peu de particules. Le goujon 205 et l'arbre à came 207 peuvent être usinés dans de l'acier inoxydable (par exemple 316, 316L, 17-7, etc.) ou tout autre matériau conférant une bonne résistance mécanique et une bonne résistance à la corrosion. Se référant à présent à la figure 2B, une vue en coupe transversale de la fixation par came de l'électrode représente à titre d'exemple et de façon plus détaillée la façon dont la fixation par came fonctionne en amenant l'électrode 201 à proximité immédiate de la contre-plaque 203. L'ensemble goujon 205/empilement de ressorts à disque 215/douille 213 est monté dans l'électrode 201. Comme illustré, l'ensemble peut être vissé au moyen de filetages externes formés sur la douille 213 à l'intérieur d'une douille filetée de l'électrode 201. Cependant, la douille peut être montée par des adhésifs ainsi que par d'autres éléments de fixation mécaniques. Sur la figure 3, une vue 300 en élévation et d'assemblage du goujon 205 ayant une tête élargie, de l'empilement des ressorts à disques 215 et de la douille 213, fournit des détails supplémentaires concernant l'exemple de concept de fixation d'électrodes par verrou à came. Dans un exemple de réalisation particulier, un ensemble goujon/ressort à disque 301 est ajusté serré à l'intérieur de la douille 213. La douille 213 comporte un filetage externe et un élément supérieur hexagonal lui permettant d'être inséré facilement à l'intérieur de l'électrode 201 (voir figures 2A et 2B) au moyen d'un léger couple (par exemple, dans un exemple de réalisation particulier, d'environ 23 kilogrammes centimètres (20 pouces-livres). Comme indiqué ci-dessus, la douille 213 peut être usinée à partir de divers types de matières plastiques. L'utilisation de matière plastique minimise le dégagement de particules et permet l'installation de la douille 213 sans salissure dans une douille correspondante présente sur l'électrode 201. L'ensemble goujon/douille 303 présente sur l'illustration un diamètre intérieur dans une partie supérieure de la douille 213, qui est supérieur à un diamètre extérieur d'une partie située dans la section médiane du goujon 205. La différence de diamètre entre ces deux parties autorise un mouvement latéral limité dans la fixation d'électrode assemblée de la façon décrite précédemment. L'ensemble goujon/ressort à disque 301 est maintenu en contact rigide avec la douille 213 dans une partie de base de la douille 213, tandis que la différence de diamètre autorise un certain mouvement latéral (voir également la figure 2B). Se référant à la figure 4A, une vue éclatée 400 de l'arbre à came 207 et des roulements d'arbre à came 209 indique également une goupille de clavetage 401. L'extrémité de l'arbre à came 207 comportant la goupille de clavetage 401 est tout d'abord insérée dans l'alésage 211 de la contre-plaque (voir la figure 2B). Une paire de petits trous d'emboîtement (non représentés) ménagés à une extrémité distante de l'alésage 211 de la contre-plaque assure le bon alignement de l'arbre à came 207 dans l'alésage 211 de la contre-plaque. Une vue en élévation latérale 420 de l'arbre à came 207 indique clairement le positionnement possible d'une ouverture hexagonale 403 sur une extrémité de l'arbre à came 207 et de la goupille de clavetage 401 sur l'extrémité opposée.

A titre d'exemple, se référant toujours aux figures 4A et 2B, la fixation par came de l'électrode est assemblée par insertion de l'arbre à came 207 dans l'alésage 211 de la contre-plaque. La goupille de clavetage 401 limite la course en rotation de l'arbre à came 207 dans l'alésage 211 de la contre-plaque par un interfaçage avec l'un de la paire de petits trous d'emboîtement. Il est possible de faire tout d'abord tourner l'arbre à came dans un sens au moyen de l'orifice hexagonal 403, par exemple en sens antihoraire, pour permettre l'insertion du goujon 205 à l'intérieur de l'arbre à came 207, puis de le faire tourner en sens horaire pour engager entièrement et verrouiller le goujon 205. La force de blocage requise pour maintenir l'électrode 201 sur la contre-plaque 203 est produite du fait de la compression de l'empilement de ressorts à disques 215 au-delà de leur hauteur d'empilement libre.

L'arbre à came 207 comporte une échancrure interne excentrique dans laquelle s'engage la tête élargie de l'arbre 205. A mesure que l'empilement de ressorts à disques 215 se comprime, la force de blocage est transmise des ressorts individuels de l'empilement de ressorts à disques 215 à la douille 213 et, par l'intermédiaire de l'électrode 201, à la contre-plaque 203. Dans un exemple de mode de fonctionnement, une fois que les roulements d'arbre à came sont fixés à l'arbre à came (207) et insérés dans l'alésage 211 de la contre- plaque, l'arbre à came 207 est amené à tourner en sens antihoraire jusqu'à sa course de rotation maximale. L'ensemble goujon/douille 303 (figure 3) est alors soumis à un léger couple pour pénétrer dans l'électrode 201. La tête du goujon 205 est ensuite insérée à l'intérieur de la traversée verticale en dessous de l'alésage 211 s'étendant horizontalement de la contre-plaque. L'électrode 201 est maintenue contre la contre-plaque 203 et l'arbre à came 207 est amené à tourner en sens horaire jusqu'à ce que soit la goupille de clavetage descende dans le second des deux petits trous d'emboitement (non représentés), soit qu'un déclic audible soit entendu (cela étant décrit en détail ci-après). L'exemple de mode de fonctionnement peut être inversé pour démonter l'électrode 201 de la contre-plaque 203. Cependant, certaines particularités telles que le clic audible sont facultatives dans le dispositif de verrouillage par came.

Se référant à la figure 4B, une vue en coupe A-A de la vue en élévation latérale 420 de l'arbre à came 207 de la figure 4A indique un bord d'un trajet d'outil de coupe 440 au moyen duquel la tête du goujon 205 est entièrement bloquée. Dans un exemple de réalisation particulier, les deux rayons R1 et R2 sont choisis de façon que la tête du goujon 205 produise un bruit de déclic audible facultatif décrit ci-dessus pour indiquer l'instant où le goujon 205 est entièrement immobilisé.

La figure 5 illustre un ensemble à électrode en pomme de douche 500 destiné à une chambre à plasma couplée par voie capacitive qui comprend les éléments caractéristiques suivants : (a) une électrode en pomme de douche 502 non collée et verrouillée par came ; (b) une contre-plaque 506 ; et (c) un anneau de garde 508 qui permet d'accéder aux verrous à came maintenant l'électrode sur la contre-plaque 506. L'ensemble à électrode 500 comprend une plaque de régulation thermique 510 boulonnée de l'extérieur de la chambre à une paroi supérieure 512 régulée en température de la chambre. L'électrode en pomme de douche 502 est fixée de façon amovible à la contre-plaque 506 de l'intérieur de la chambre par des mécanismes de verrouillage à cames 514 décrits précédemment en référence aux figures 2-4.

Dans un mode de réalisation préféré, l'électrode en pomme de douche de l'ensemble à électrode 500 peut être démonté (a) en faisant tourner l'anneau de garde 508 jusqu'à une première position à laquelle quatre trous présents dans l'anneau de garde 508 sont alignés avec quatre verrous à came 514 placés en des positions espacées dans la partie extérieure de la contre-plaque 506 ; (b) en insérant un outil tel qu'une clé à six pans à travers chaque trou de l'anneau de garde 508 et en faisant tourner chaque verrou à came 514 afin de libérer une goupille de verrouillage 562 partant verticalement de chaque verrou à came 514 respectif ; (c) en faisant tourner l'anneau de garde 508 de 90° jusqu'à une seconde position à laquelle les quatre trous de l'anneau de garde 508 sont alignés avec quatre autres verrous à came 514 ; et (d) en insérant un outil tel qu'une clé à six pans à travers chaque trou de l'anneau de garde 508 et en faisant tourner chaque verrou à came respectif 514 afin de libérer une goupille de verrouillage 562 de chaque verrou à came 514 respectif ; de telle sorte que l'électrode en pomme de douche 502 puisse être abaissée et retirée de la chambre à plasma.

La figure 5 représente également une vue en coupe transversale de l'un des dispositifs de verrouillage à cames, dans laquelle un verrou à came 514 tournant est placé dans un alésage 560 s'étendant horizontalement dans une partie extérieure de la contre-plaque 506. Le verrou à came cylindrique 514 peut être mis en rotation par un outil tel qu'une clé à six pans jusqu'à (a) une position de verrouillage à laquelle une extrémité élargie de la goupille de verrouillage 562 est sollicitée par une surface de came du verrou à came 514, soulevant ainsi la tête élargie de la goupille de verrouillage ou (b) une position de libération à laquelle la goupille de verrouillage 562 n'est pas sollicitée par le verrou à came 514. La contre-plaque 506 comprend des alésages s'étendant verticalement dans sa face inférieure, dans lesquels sont insérées les goupilles de verrouillage 562 afin qu'elles viennent s'engager sur les verrous à came 514. L'électrode en pomme de douche 502 est de préférence une plaque de silicium monocristallin de grande pureté (moins de 10 ppm d'impuretés) et de faible résistivité (0,005 à 0,02 ohm-cm). L'ensemble à électrode en pomme de douche 500 comprend trois broches d'alignement 524 engagées dans trois trous pour broches d'alignement 521 ménagés dans la face supérieure 522 de l'électrode en pomme de douche 502, un ou plusieurs joints toriques 558 et une pluralité de joints thermiques tels que des "Q-pads" 556 entre l'électrode en pomme de douche 502 et la contre-plaque 506.

Chaque Q-pad 566 présente des protubérances s'engageant dans des creux 520 ménagés dans la face supérieure 522. Des détails concernant ces joints sont divulgués dans la demande de brevet U.S. détenue en commun de numéro de série 12/421845 déposée le 10 avril 2009, qui est citée ici à titre de référence. La surface 530 exposée au plasma sur l'électrode en pomme de douche 502 est tournée vers le substrat soumis au traitement dans la chambre. Les figures 6A et 6C représentent la surface de montage et une vue en coupe transversale partielle de l'électrode en pomme de douche 502. La surface de montage présente une surface plane 610 s'étendant pratiquement jusqu'au bord extérieur et un rebord extérieur annulaire étroit 620 en retrait par rapport à la surface plane 610 et réalisée dans le bord extérieur de l'électrode en pomme de douche 502. Le rebord extérieur annulaire 620 supporte une protubérance annulaire de l'anneau de garde 508. La surface plane 610 présente un diamètre extérieur d'environ 42,54 cm (16,75 pouces). Le rebord extérieur annulaire 620 présente un diamètre intérieur d'environ 42,54 cm (16,75 pouces), un diamètre extérieur d'environ 43,18 cm (17 pouces), une surface verticale 620a d'une longueur d'environ 0,193 cm (0,076 pouce), et une surface horizontale 620b d'environ 0,315 cm (0,124 pouce). Des douilles 550 d'un diamètre de 1,27 cm (0,5 pouce) ayant des profondeurs de 0,825 cm (0,325 pouce) sont disposées à proximité du bord de la surface de montage pour recevoir les goupilles de verrouillage 562. Les douilles 550 sont équidistantes les unes des autres et situées sur un rayon d'environ 19,35 cm (7,62 pouces) du centre. La surface plane 610 comprend trois trous 521 pour broches d'alignement d'un diamètre de 0,294 cm (0,116 pouce) ayant des profondeurs d'environ 0,5 cm (0,2 pouce) situés à une distance d'environ 20,14 cm (7,93 pouces) du centre et sept évidements 520 d'un diamètre de 0,546 cm (0,215 pouce) ayant des profondeurs d'environ 0,10 cm (0,04 pouce) pour recevoir les protubérances des trois Q-pads 556. Deux évidements 520 sont situés à une distance d'environ 4,04 cm (1,59 pouce) du centre et sont décalés en azimut de 180° l'un par rapport à l'autre. Deux autres évidements 520 sont situés à une distance d'environ 8,61 cm (3,39 pouces) du centre et décalés en azimut de 180° l'un par rapport à l'autre. Trois autres évidements 520 sont situés à une distance d'environ 18,54 cm (7,30 pouces) du centre et décalés en azimut de 120° les uns par rapport aux autres. La surface plane 610 comprend en outre un trou 590 destiné à recevoir un capteur de température 580. Le trou 590 est situé à une distance d'environ 12,27 cm (4,83 pouces) du centre. Dans un mode de réalisation préféré tel qu'illustré sur la figure 6D, le trou 590 a une profondeur au plus égale à 0,20 cm (0,08 pouce) ; le trou 590 comprend une surface latérale cylindrique 590a ayant un diamètre au plus égal à 0,073 cm (0,029 pouce) et une hauteur d'environ 0,0089 cm (0,0035 pouce) à la base du trou 590, et une surface latérale tronconique 590b ayant une base circulaire d'un diamètre d'environ 0,3886 cm (0,153 pouce) et un angle d'ouverture d'environ 90°, la surface latérale tronconique 590b s'étendant entre la surface latérale cylindrique et la surface de montage. Un capteur de température (thermocouple) 580 s'étendant à travers les orifices ménagés dans la plaque supérieure, la plaque de régulation thermique et la contre-plaque, comporte une extrémité qui est sollicitée par ressort dans le fond 590a du trou 590. La surface conique 590b centre la pointe du capteur 580 dans le fond du trou 590. Des orifices de sortie de gaz 528 s'étendent de la surface de montage vers la surface exposée au plasma et peuvent être agencés selon un motif approprié quelconque. Dans le mode de réalisation représenté, 849 trous de sortie de gaz 528 ayant des diamètres de 0,043 cm (0,017 pouce) sont agencés selon un motif d'un orifice de sortie de gaz central et de 13 rangées circonférentielles d'orifices de sortie de gaz comprenant 10 orifices de sortie de gaz dans la première rangée située à environ 1,27 cm (0,5 pouce) du centre de l'électrode, 18 orifices de sortie de gaz dans la seconde rangée située à environ 2,28 cm (0,9 pouce) du centre, 28 orifices de sortie de gaz dans la troisième rangée située à environ 3,55 cm (1,4 pouce) du centre, 38 orifices de sortie de gaz dans la quatrième rangée située à environ 4,5 cm (1,8 pouce) du centre, 46 orifices de sortie de gaz dans la cinquième rangée située à environ 5,8 cm (2,3 pouces) du centre, 56 orifices de sortie de gaz dans la sixième rangée située à environ 6,8 cm (2,7 pouces) du centre, 66 orifices de sortie de gaz dans la septième rangée située à environ 8,1 cm (3,2 pouces) du centre, 74 orifices de sortie de gaz dans la huitième rangée située à environ 9,1 cm (3,6 pouces) du centre, 84 orifices de sortie de gaz dans la neuvième rangée située à environ 10,4 cm (4,1 pouces) du centre, 94 orifices de sortie de gaz dans la dixième rangée située à environ 11,7 cm (4,6 pouces) du centre, 104 orifices de sortie de gaz dans la onzième rangée située à environ 12,9 cm (5,1 pouces) du centre, 110 orifices de sortie de gaz dans la douzième rangée située à environ 13,7 cm (5,4 pouces) du centre et 120 trous dans la treizième rangée située à environ 14,5 cm (5,7 pouces) du centre. Comme illustré sur la figure 6C, une électrode en pomme de douche 502 à gradin unique comporte une surface exposée au plasma qui comporte une surface intérieure circulaire 640 ayant un diamètre d'environ 30,5 cm (12 pouces), une surface extérieure annulaire 650 ayant un diamètre intérieur d'environ 31,87 cm (12,55 pouces) et un diamètre extérieur d'environ 40,6 cm (16 pouces), une surface intérieure inclinée 645 s'étendant entre la surface intérieure circulaire 640 et la surface extérieure annulaire 650 en formant un angle d'environ 145° par rapport à la surface 640, et une surface extérieure inclinée 635 s'étendant entre la surface extérieure annulaire 650 et une surface périphérique cylindrique 630 de l'électrode en pomme de douche 502 en formant un angle d'environ 155° par rapport à la surface 650. L'épaisseur entre la surface extérieure annulaire 650 et la surface 610 est d'environ 1,12 cm (0,44 pouce). L'épaisseur entre la surface intérieure circulaire 640 et la surface 610 est d'environ 0,66 cm (0,26 pouce). Une électrode en pomme de douche à gradins multiples 502 est représentée sur la figure 6E, où la surface exposée au plasma comporte une surface intérieure circulaire 640 ayant un diamètre d'environ 30,48 cm (12 pouces), une surface intérieure annulaire 660 ayant un diamètre intérieur d'environ 30,78 cm (12,12 pouces) et un diamètre extérieur d'environ 33,5 cm (13,2 pouces), une surface annulaire extérieure 670 ayant un diamètre intérieur d'environ 34,03 cm (13,4 pouces) et un diamètre extérieur d'environ 40,64 cm (16 pouces), une surface intérieure inclinée 646 s'étendant entre la surface intérieure circulaire 640 et la surface annulaire intérieure 660 en formant un angle d'environ 145° par rapport à la surface 640, une surface inclinée intermédiaire 667 s'étendant entre la surface annulaire intérieure 660 et la surface annulaire extérieure 670 en formant un angle d'environ 135° par rapport à la surface 670, et une surface extérieure inclinée 637 s'étendant entre la surface annulaire extérieure 670 et une surface périphérique cylindrique 630 de l'électrode en pomme de douche en formant un angle d'environ 155° par rapport à la surface 670. L'épaisseur entre la surface annulaire extérieure 670 et la surface 610 est d'environ 1,11 cm (0,44 pouce). L'épaisseur entre la surface annulaire intérieure 660 et la surface 610 est d'environ 9,14 cm (0,36 pouce). L'épaisseur entre la surface intérieure circulaire 640 et la surface 610 est d'environ 0,66 cm (0,26 pouce).

Dans encore un autre mode de réalisation de l'électrode en pomme de douche à gradins multiples 502, dont la section transversale est représentée sur la figure 6F, la surface exposée au plasma comporte une surface intérieure circulaire 640 ayant un diamètre d'environ 30,48 cm (12 pouces), une surface annulaire intérieure 680 ayant un diamètre d'environ 31,5 cm (12,4 pouces) et un diamètre extérieur d'environ 33,8 cm (13,3 pouces), une surface annulaire extérieure 690 ayant un diamètre intérieur d'environ 34,0 cm (13,4 pouces) et un diamètre extérieur d'environ 40,64 cm (16 pouces), une surface intérieure inclinée 648 s'étendant entre la surface circulaire intérieure 640 et la surface annulaire intérieure 680 en formant un angle d'environ 145° par rapport à la surface 640, une surface intermédiaire inclinée 689 s'étendant entre la surface annulaire intérieure 680 et la surface annulaire extérieure 690 en formant un angle d'environ 135° par rapport à la surface 690, et une surface extérieure inclinée 639 s'étendant entre la surface annulaire extérieure 690 et une surface périphérique cylindrique 630 de l'électrode en pomme de douche 502 en formant un angle d'environ 155° par rapport à la surface 690. L'épaisseur entre la surface extérieure annulaire 690 et la surface 610 est d'environ 1,11 cm (0,44 pouce). L'épaisseur entre la surface annulaire intérieure 680 et la surface 610 est d'environ 1,0 cm (0,4 pouce). L'épaisseur entre la surface intérieure circulaire 640 et la surface 610 est d'environ 0,66 cm (0,26 pouce).

La figure 7 est une vue en perspective de la contre-plaque 506. La contre-plaque 506 comporte un passage de gaz central et 13 rangées de passages de gaz 584 qui sont alignés avec les orifices de sortie 528 dans l'électrode en pomme de douche 502. La face supérieure 586 de la contre- plaque comporte trois régions annulaires 588a, 588b, 588c qui sont en contact avec des protubérances annulaires de la plaque de régulation thermique 510. La plaque de régulation thermique peut être fixée à la paroi supérieure de la chambre à plasma par des éléments de fixation traversant la paroi supérieure pour pénétrer à l'intérieur de la plaque de régulation thermique, comme divulgué dans les publications de brevets U.S. cédées en commun N° 2005/0133160, 2007/0068629, 2007/0187038, 2008/0087641 et 2008/0090417, qui sont citées ici en totalité. Les orifices filetés 599 sont situés dans une périphérie extérieure de la surface supérieure 586 et des régions annulaires 588a, 588b, 588c pour recevoir des attaches s'étendant à travers les ouvertures ménagées dans la plaque supérieure 512 et la plaque de régulation thermique 510 afin de maintenir la contre-plaque 506 en contact avec la plaque de régulation thermique 510. On se référera par exemple à la publication du brevet U.S. cédé en commun N° 2008/0087641 qui fournit une description d'attaches pouvant s'adapter à un cycle thermique. Une rainure 592 ménagée dans la face supérieure 586 reçoit un joint torique qui assure l'étanchéité aux gaz entre la contre-plaque 506 et la plaque de régulation thermique 510. Des alésages pour broches d'alignement 594 ménagés dans la face supérieure 586 reçoivent des broches d'alignement qui s'ajustent à l'intérieur des alésages pour broches d'alignement ménagés dans la plaque de régulation thermique. Des ouvertures filetées s'étendant horizontalement 561, à des positions situées entre les alésages 560, reçoivent des attaches diélectriques utilisées pour empêcher l'anneau de garde 508 de tourner et de boucher les alésages d'accès ménagés dans l'anneau de garde 508 après l'assemblage de l'électrode en pomme de douche 512. La figure 8 est une vue en perspective de l'ensemble à électrode en pomme de douche 500 dont l'anneau de garde 508 a été retiré. Comme expliqué précédemment, il est possible de faire tourner l'anneau de garde 508 vers une ou plusieurs positions d'assemblage auxquelles les verrous à came 514 peuvent être sollicités et de les faire tourner vers une position de verrouillage à laquelle des attaches diélectriques peuvent être insérées dans les ouvertures 561 afin de maintenir l'anneau de garde hors de contact avec la périphérie extérieure de la contre-plaque et ainsi permettre la dilatation thermique de la contre-plaque. La plaque de régulation thermique comprend une bride 595 munie d'ouvertures 596 à travers lesquelles des dispositifs d'actionnement soutiennent les anneaux de confinement du plasma. Des détails concernant l'agencement de montage des ensembles formant anneaux de confinement du plasma sont indiqués dans les publications de brevets U.S. N° 2006/0207502 et 2006/0283552 cédés en commun, et qui sont cités ici en totalité.

La surface de montage 610 de l'électrode en pomme de douche est en butée sur une surface opposée de la contre-plaque 506 du fait de la force de blocage exercée par les 8 goupilles de verrouillage maintenues par les 8 verrous à came dans la contre-plaque. L'anneau de garde 508 recouvre les trous de montage ménagés dans la contre-plaque 506 et les ouvertures d'accès ménagées dans l'anneau de garde sont remplies par des inserts amovibles constitués d'un matériau polymère résistant aux plasmas tel que le Torlori , le Vespel®, le Celcori , le Delriri , le Teflori et l'Arlori , ou d'autres matériaux tels que des fluoropolymères, des acétals, des polyamides, des polyimides, des polytétraluoréthylènes et des polyétheréthercétones (PEEK) ayant un faible coefficient de frottement et perdant peu de particules.

Se référant à la figure 5, un contact électrique et thermique entre la contre-plaque 506 et l'électrode en pomme de douche 502 est assuré par des joints tels que des Q-pads 556 situés sur la périphérie extérieure de l'électrode, et en un ou plusieurs emplacements vers l'intérieur du Q-pad extérieur. A titre d'exemple, des Q-pads ayant des diamètres d'environ 8,13 cm (3,2 pouces), 17,27 cm (6,8 pouces) et 30,48 cm (12 pouces) peuvent être utilisés. La demande U.S. détenue en commun de N° de série 11/896375, déposée le 31 août 2007, fournit des détails concernant les Q-pads, dont la description est citée ici à titre de référence. Pour introduire différents mélanges et/ou débits de gaz de traitement, un ou plusieurs joints de cloisonnement étanches aux gaz facultatifs peuvent être disposés sur la totalité de la face supérieure de l'électrode. A titre d'exemple, un joint torique unique peut être disposé entre l'électrode en pomme de douche 502 et la contre-plaque 506 en un point situé entre des Q-pads intérieurs et extérieurs pour séparer une zone de distribution de gaz intérieure d'une zone de distribution de gaz extérieure. Un joint torique 558 situé entre l'électrode en pomme de douche 502 et la contre-plaque 506 le long de la périphérie intérieure du Q-pad extérieur peut constituer un joint étanche aux gaz et aux particules entre l'électrode et la contre-plaque. Bien que l'invention ait été décrite en détail en référence à certains de ses modes de réalisation, il apparaîtra à l'homme du métier que diverses transformations et modifications peuvent lui être apportées et que des équivalents peuvent être utilisés sans qu'il s'écarte du cadre des revendications annexées.

Claims (20)

1. REVENDICATIONS1. Électrode en pomme de douche destinée à être utilisée dans une chambre réactionnelle à plasma, ladite électrode en pomme de douche comprenant : une partie centrale et une partie périphérique définies par des faces supérieure et inférieure de l'électrode en pomme de douche, la face supérieure comportant une surface plane s'étendant sur la totalité de la partie centrale et de la partie périphérique, la face inférieure étant définie par une surface intérieure plane s'étendant sur la totalité de la partie centrale et une surface extérieure à gradins s'étendant sur la totalité de la partie périphérique, la surface extérieure à gradins comportant au moins une surface plane annulaire définissant une zone de plus grande épaisseur de l'électrode en pomme de douche ; une pluralité de douilles circonférentiellement espacées les unes des autres sur la face supérieure dans la partie périphérique, les douilles étant configurées pour recevoir dans celles-ci des verrous à came aptes à fixer l'électrode en pomme de douche à une contre-plaque ; une pluralité d'orifices de sortie de gaz dans la partie centrale de l'électrode en pomme de douche, à travers lesquels un gaz de traitement peut être introduit dans un entrefer situé entre l'électrode en pomme de douche et une électrode inférieure sur laquelle repose une plaquette, les orifices de sortie de gaz étant agencés selon un motif comportant un orifice de sortie de gaz central et 13 rangées circonférentielles d'orifices de sortie de gaz comprenant 10 orifices de sortie de gaz dans la première rangée située à environ 1,27 cm (0,5 pouce) du centre de l'électrode en pomme de douche, 18 orifices de sortie de gaz dans la deuxième rangée située à environ 2,28 cm (0,9 pouce) du centre, 28 orifices de sortie de gaz dans la troisième rangée située à environ 3,5 cm (1,4 pouce) du centre, 38 orifices de sortie de gaz dans laquatrième rangée située à environ 4,5 cm (1,8 pouce) du centre, 46 orifices de sortie de gaz dans la cinquième rangée située à environ 5,8 cm (2,3 pouces) du centre, 56 orifices de sortie de gaz dans la sixième rangée située à environ 6,8 cm (2,7 pouces) du centre, 66 orifices de sortie de gaz dans la septième rangée située à environ 8,1 cm (3,2 pouces) du centre, 74 orifices de sortie de gaz dans la huitième rangée située à environ 9,1 cm (3,6 pouces) du centre, 84 orifices de sortie de gaz dans la neuvième rangée située à environ 10,4 cm (4,1 pouces) du centre, 94 orifices de sortie de gaz dans la dixième rangée située à environ 11,6 cm (4,6 pouces) du centre, 104 orifices de sortie de gaz dans la onzième rangée située à environ 12,9 cm (5,1 pouces) du centre, 110 orifices de sortie de gaz dans la douzième rangée située à environ 13,7 cm (5,4 pouces) du centre, et 120 trous dans la treizième rangée située à environ 14,5 cm (5,7 pouces) du centre ; et un trou de réception de capteur de température 20 ménagé dans la face supérieure et configuré pour recevoir une pointe d'un capteur de température.
2. 2. Électrode en pomme de douche selon la revendication 1, comprenant en outre des trous pour broches d'alignement dans la face supérieure, les trous pour 25 broches d'alignement étant configurés pour s'aligner avec des broches d'alignement s'étendant à l'intérieur de la contre-plaque et dans le trou de réception de capteur de température situé entre les dixième et onzième rangées d'orifices de sortie de gaz. 30
3. 3. Électrode en pomme de douche selon la revendication 1, comprenant en outre un motif confiné d'orifices de sortie de gaz dans la surface extérieure à gradins, aptes à coopérer avec une unité à manomètre afin de fournir des mesures de pression de vide dans la chambre. 35
4. 4. Électrode en pomme de douche selon la revendication 1, dans laquelle la face supérieure del'électrode en pomme de douche comporte un rebord annulaire dans un bord extérieur de celle-ci, le rebord étant configuré pour soutenir un anneau de garde de telle façon qu'une surface extérieure de l'anneau de garde soit de niveau avec la surface extérieure de l'électrode en pomme de douche.
5. 5. Électrode en pomme de douche selon la revendication 1, dans laquelle la surface extérieure à gradins comporte une surface plane annulaire unique, des surfaces inclinées intérieure et extérieure, la surface inclinée intérieure s'étendant entre la surface intérieure plane et la surface plane annulaire unique, la surface inclinée extérieure s'étendant entre la surface plane annulaire unique et un bord extérieur de l'électrode en pomme de douche.
6. 6. Électrode en pomme de douche selon la revendication 1, dans laquelle la surface extérieure à gradins comporte des surfaces planes annulaires intérieure et extérieure, des surfaces inclinées intérieure, intermédiaire et extérieure, la surface inclinée intérieure s'étendant entre la surface intérieure plane et la surface annulaire intérieure, la surface inclinée intermédiaire s'étendant entre la surface annulaire intérieure et la surface annulaire extérieure, et la surface inclinée extérieure s'étendant entre la surface annulaire extérieure et un bord extérieur de l'électrode en pomme de douche ; l'épaisseur de l'électrode en pomme de douche, sur la totalité de la surface intérieure plane, est inférieure à l'épaisseur de l'électrode en pomme de douche sur la totalité de la surface annulaire intérieure ; et l'épaisseur de l'électrode en pomme de douche sur la totalité de la première surface annulaire est inférieure à l'épaisseur de l'électrode en pomme de douche sur la totalité de la seconde surface annulaire.
7. 7. Ensemble à électrode en pomme de douche comprenantl'électrode en pomme de douche selon la revendication 1 ; une contre-plaque comportant des alésages s'étendant axialement alignés avec les douilles présentes dans l'électrode en pomme de douche et des alésages s'étendant radialement en communication avec les alésages s'étendant axialement ; des arbres à cames tournants montés dans les alésages s'étendant radialement ; des goupilles de verrouillage situées dans les douilles présentes dans l'électrode en pomme de douche, les goupilles de verrouillage comportant des têtes élargies à leurs extrémités libres, les arbres à cames comportant des échancrures aptes à s'engager sur les têtes des goupilles de verrouillage et à les verrouiller afin de bloquer mécaniquement l'électrode en pomme de douche sur la contre-plaque.
8. 8. Ensemble à électrode en pomme de douche selon la revendication 7, comprenant en outre un capteur de température en contact direct avec le trou de réception de capteur de température ménagé dans la face supérieure de l'électrode en pomme de douche.
9. 9. Ensemble à électrode en pomme de douche selon la revendication 7, dans lequel les bases des goupilles de verrouillage sont situées dans des douilles, les douilles comportant des filetages sur une surface extérieure de celles-ci s'engageant dans les filetages présents sur la surface intérieure des douilles, les douilles comportant des brides qui s'engagent sur la face supérieure de l'électrode en pomme de douche, les alésages qui s'étendent axialement dans la contre-plaque comportant des parties larges et des parties étroites, les parties larges recevant les brides et les parties étroites recevant les goupilles de verrouillage.
10. 10. Ensemble à électrode en pomme de douche selon la revendication 9, dans lequel les goupilles de verrouillagesont mobiles axialement et latéralement dans les douilles pour s'adapter à la dilatation thermique différentielle de la contre-plaque et de l'électrode en pomme de douche.
11. 11. Ensemble à électrode en pomme de douche selon la revendication 9, dans lequel l'électrode en pomme de douche est une plaque de silicium polycristallin, de silicium monocristallin, de carbure de silicium, d'aluminium, d'aluminium anodisé ou d'aluminium revêtu d'oxyde d'yttrium et la contre-plaque est une plaque d'aluminium.
12. 12. Ensemble à électrode en pomme de douche selon la revendication 9, dans lequel la contre-plaque est dépourvue de passages de fluide de refroidissement pour la régulation thermique et d'éléments chauffants.
13. 13. Ensemble à électrode en pomme de douche selon la revendication 8, comprenant en outre une plaque de régulation thermique fixée à la contre-plaque, la plaque de régulation thermique ayant des protubérances annulaires sur une surface inférieure de celle-ci définissant des plénums de gaz en communication avec les passages de gaz présents dans la contre-plaque et un ou plusieurs éléments chauffants commandés activement par une unité de commande qui active le ou les élément(s) chauffant(s) pour ajuster la température de l'électrode en pomme de douche sur la base de données reçues du capteur de température.
14. 14. Ensemble à électrode en pomme de douche selon la revendication 7, comprenant en outre un joint d'étanchéité aux gaz entre la contre-plaque et l'électrode en pomme de douche, le joint d'étanchéité aux gaz étant situé vers l'extérieur des passages de gaz, et une pluralité de joints annulaires vers l'intérieur du joint d'étanchéité aux gaz.
15. 15. Procédé de traitement d'un substrat semiconducteur dans une chambre à plasma, ledit procédé comprenant les étapes consistant à : faire en sorte que le substrat semiconducteur repose 35 sur une électrode inférieure dans la chambre ; alimenter la chambre en gaz de traitement ;former un plasma à proximité immédiate d'une surface exposée d'une électrode en pomme de douche ; et traiter le substrat semiconducteur avec le plasma ; dans lequel l'électrode en pomme de douche comprend l'électrode en pomme de douche selon la revendication 1.
16. 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel la température de l'électrode en pomme de douche est mesurée par un capteur de température directement en contact avec l'électrode en pomme de douche et est régulée par un ou plusieurs éléments chauffants qui chauffent une plaque de régulation thermique sur la base de données reçues du capteur de température, la plaque de régulation thermique comportant des protubérances annulaires formant des plénums entre la plaque de régulation thermique et la contre-plaque, les plénums étant en communication fluide avec des passages de gaz présents dans la contre-plaque et alignés avec les orifices de sortie de gaz de l'électrode en pomme de douche, la contre-plaque constituant un trajet thermique entre l'électrode en pomme de douche et la plaque de régulation thermique.
17. 17. Procédé selon la revendication 15, dans lequel le substrat semiconducteur comprend une plaquette de semiconducteur et l'étape de traitement consiste à graver la plaquette de semiconducteur au moyen du plasma.
18. 18. Procédé selon la revendication 15, dans lequel l'électrode en pomme de douche est reliée à la masse et dans lequel l'électrode inférieure est alimentée en électricité pendant l'étape de traitement.
19. 19. Procédé selon la revendication 15, consistant à chauffer l'électrode en pomme de douche et la contre-plaque à une température élevée qui provoque une dilatation thermique différentielle de l'électrode en pomme de douche et de la contre-plaque, et à compenser la dilatation thermique par le mouvement des goupilles de verrouillage.
20. 20. Procédé de remplacement d'une électrode en pomme de douche de l'ensemble à électrode en pomme de doucheselon la revendication 7, consistant à libérer les verrous à came afin de dégager les verrous à came des goupilles de verrouillage, à retirer l'électrode en pomme de douche, à aligner des goupilles de verrouillage d'une électrode en pomme de douche neuve ou réusinée au moyen des alésages axiaux de la contre-plaque, et faire tourner les verrous à came afin qu'ils s'engagent sur les têtes des goupilles de verrouillage.