FR3035665A1

FR3035665A1 - Procede d’utilisation d’un dispositif pecvd pour la mise en oeuvre d’une phase de nettoyage par plasma et/ou d’une phase de depot par plasma, et dispositif epcvd correspondant

Info

Publication number: FR3035665A1
Application number: FR1553782A
Authority: FR
Inventors: Yvon Sampeur; Pierre Collignon; Paolo Consolini
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-11-04

Abstract

Il est proposé un procédé d'utilisation d'un dispositif de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (100), comprenant une enceinte de dépôt (10) comprenant : - un jeu d'écrans de protection (3a-3f) disposé sur la circonférence de la paroi interne de l'enceinte (10) et formant, avec l'enceinte, une électrode de type anode, - une électrode principale de type cathode (4) disposée selon un axe central de l'enceinte (10) et servant de support d'au moins un objet à traiter, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'activation d'une électrode auxiliaire de type cathode (8) dans au moins une des phases suivantes : - une phase de nettoyage par plasma, - une phase de dépôt par plasma dans laquelle l'électrode principale est activée, ladite électrode auxiliaire de type cathode (8) s'étendant parallèlement à la surface interne du jeu d'écrans de protection (3a-3f) et à proximité du jeu d'écrans de protection (3).

Description

1 Procédé d'utilisation d'un dispositif PECVD pour la mise en oeuvre d'une phase de nettoyage par plasma et/ou d'une phase de dépôt par plasma, et dispositif EPCVD correspondant 1. DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui du traitement de surface par plasma. L'invention s'applique plus particulièrement aux dispositifs de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, autrement appelés dispositifs PECVD (pour « Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition » en anglais) dont les parois se recouvrent de dépôts indésirables. 2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les dispositifs PECVD utilisent des procédés par voie sèche pour déposer des couches minces sur un substrat ou sur un échantillon à partir d'un état gazeux. Un dispositif PECVD comprend généralement une enceinte de dépôt dans laquelle est formée un plasma à partir de gaz plasmagènes introduits dans cette enceinte et d'une décharge électrique générée entre deux électrodes : une première électrode, dite cathode, supporte l'échantillon à traiter et une seconde électrode, dite anode, reliée à la masse. Des organes de sortie sont également prévues pour évacuer des résidus gazeux hors de l'enceinte au cours du processus de dépôt.

Au fur et à mesure des dépôts, des résidus (ou déchets) issus des réactions chimiques se déposent sur les parois de l'enceinte de dépôt. Ces résidus indésirables doivent être éliminés afin d'éviter la contamination des dépôts ultérieurs et la dérive du processus de dépôt. Le nettoyage de l'enceinte est donc une nécessité pour conserver qualité et reproductibilité des processus de dépôt chimique par plasma.

Actuellement, le nettoyage de l'enceinte de dépôt est facilité par le montage d'un jeu d'écrans de protection fixé sur les parois internes de l'enceinte, ce jeu étant amovible grâce à un système d'attaches réversibles. Ainsi, pour procéder au nettoyage des écrans de protection, il convient de démonter manuellement les écrans de protection de l'enceinte, puis de les sabler à l'aide d'un abrasif projeté à grande vitesse. Une telle technique présente cependant un certain nombre d'inconvénients.

3035665 2 En effet, il s'agit d'une opération délicate à mettre en oeuvre qui requière la présente d'un opérateur humain expérimenté. De plus, le temps de nettoyage et donc d'immobilisation du dispositif représente un coût important. Cette opération de nettoyage n'est donc pas appliquée systématiquement après chaque dépôt, mais 5 périodiquement, c'est-à-dire tous les « cinq a dix » dépôts, ce qui n'est pas optimal puisque les parois se recouvrent de résidus au fur et mesure des dépôts. Enfin, le sablage est un processus de nettoyage agressif pour les surfaces des écrans de protection, ayant tendance à détériorer les propriétés optiques et thermiques de celles-ci.

10 Une solution connue consiste à modifier la composition du gaz plasmagène utilisée pour le dépôt pour obtenir un plasma d'attaque chimique au niveau de la cathode du dispositif, pour graver chimiquement les résidus déposés sur les parois internes de l'enceinte de dépôt. Toutefois, cette technique n'est compatible qu'avec des enceintes de dépôt de petites tailles, c'est-à-dire pour lesquels les parois internes 15 sont séparées de la cathode de quelques dizaines de centimètres tout au plus. En effet, seuls les résidus situés dans des zones proches (zones locales) de la cathode peuvent réagir avec le plasma et donc être éliminés. Une telle solution peut être mise en oeuvre pour un certain type de dispositif PECVD uniquement, principalement destiné à la fabrication de composants micro ou nano-électroniques. Par manque d'efficacité du 20 plasma à distance, cette solution ne pourrait donc pas être transposée aux dispositifs PEVCD industriels disposant d'une enceinte de dépôt de grand volume, typiquement de l'ordre du mètre cube. De plus, il s'agit d'une technique relativement agressive pour les échantillons à traiter puisque la source de plasma d'attaque chimique se situe au niveau même de l'échantillon (la cathode et le support-échantillon constituant le 25 même élément). 3. OBJECTIFS DE L'INVENTION L'invention, dans au moins un mode de réalisation, a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique. Plus précisément, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un 30 objectif est de fournir une technique de nettoyage qui soit entièrement automatique (c'est-à-dire ne requérant aucun opérateur) et simple à mettre en oeuvre.

3035665 3 Au moins un mode de réalisation de l'invention a également pour objectif de proposer une technique ne nécessitant que des modifications mineures du dispositif de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. 4. EXPOSÉ DE L'INVENTION 5 Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un procédé d'utilisation d'un dispositif de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, comprenant une enceinte de dépôt comprenant un jeu d'écrans de protection disposé sur la circonférence de la paroi interne de l'enceinte et formant, avec l'enceinte, une électrode de type anode, une électrode principale de type cathode 10 disposée selon un axe central de l'enceinte et servant de support d'au moins un objet à traiter. Ledit procédé est tel qu'il comprend une étape d'activation d'une électrode auxiliaire de type cathode dans au moins une des phases suivantes : - une phase de nettoyage par plasma, - une phase de dépôt par plasma dans laquelle l'électrode principale est activée, 15 ladite électrode auxiliaire de type cathode s'étendant parallèlement à la surface interne du jeu d'écrans de protection et à proximité du jeu d'écrans de protection. Le principe général de l'invention consiste donc à utiliser une électrode auxiliaire qui s'étend le long de la surface interne du jeu d'écrans de protection et à proximité du jeu d'écrans de protection pour réaliser un traitement chimique par 20 plasma, à savoir : un nettoyage par plasma « in situ » des résidus présents en surface du jeu d'écrans de protection lorsque l'électrode auxiliaire est activée au cours de la phase de nettoyage, et/ou un dépôt chimique en phase vapeur par plasma sur l'objet à traiter lorsque 25 l'électrode auxiliaire est activée en complément de l'électrode principale au cours de la phase de dépôt. Ainsi, contrairement à la solution de nettoyage manuel de l'état de la technique, l'invention repose sur une technique de nettoyage simplifiée et automatique s'appuyant sur un processus de gravure chimique assisté par plasma : 30 l'activation de l'électrode auxiliaire dans la phase de nettoyage permet de produire un plasma de gravure chimique, s'étendant parallèlement à la surface interne des écrans 3035665 4 de protection et à proximité des écrans de protection, de sorte qu'il élimine les résidus présents en surface des écrans de protection. La phase de nettoyage selon l'invention peut être avantageusement mise en oeuvre après chaque dépôt au sein même de l'enceinte de dépôt sans avoir à 5 démonter les parois de l'enceinte ni à procéder au sablage desdites parois. De cette façon, les résidus peuvent être éliminés systématiquement après chaque dépôt, assurant ainsi qualité et reproductibilité du processus de dépôt chimique par plasma. Par ailleurs, l'activation de l'électrode auxiliaire dans la phase de dépôt par plasma permet de mettre en oeuvre une source plasma auxiliaire entourant l'objet à 10 traiter, en complément de la source plasma principale, de telle sorte que l'homogénéité du plasma produit dans l'enceinte (par l'activation des deux sources) s'en trouve améliorée. Le dépôt chimique par plasma est donc encore plus efficace que dans l'état de la technique. Selon une caractéristique particulière, lorsque l'étape d'activation de 15 l'électrode auxiliaire de type cathode est mise en oeuvre dans la phase de dépôt par plasma, un premier mélange de gaz plasmagènes est introduit dans l'enceinte de façon à produire un plasma de dépôt chimique permettant le dépôt chimique d'au moins une couche mince sur l'échantillon à traiter, ledit premier mélange comprenant au moins un gaz appartenant au groupe comprenant : 20 - hexaméthyldisiloxane (HMDSO) ; - tetramethylsilane (TMS) ; - acétylène (C2H2) ; - méthane (CH4) ; - argon (Ar) ; 25 - dioxygène (02) ; - diazote (N2) ; - protoxyde d'azote (N20) ; - silane (SiH4). Selon une caractéristique particulière, lorsque l'étape d'activation de 30 l'électrode auxiliaire de type cathode est mise en oeuvre dans la phase de nettoyage par plasma, un second mélange de gaz plasmagènes est introduit dans l'enceinte de 3035665 5 façon à produire un plasma d'attaque chimique permettant d'attaquer chimiquement des résidus de dépôt en surface du jeu d'écrans de protection, ledit premier mélange comprenant au moins un gaz appartenant au groupe comprenant : - dioxygène (02) ; 5 - dihydrogène (H2) ; - diazote (N2) ; - argon (Ar) ; - un gaz à base de Fluor (CF4) ; - un gaz à base de brome (Br2, HBr); 10 - un gaz à base de chlore (Cl2). Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un dispositif de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, comprenant une enceinte de dépôt comprenant : - un organe d'entrée pour introduire des gaz plasmagènes dans l'enceinte, 15 au moins un organe de sortie pour évacuer des résidus gazeux hors de l'enceinte, un jeu d'écrans de protection disposé sur la circonférence de la paroi interne de l'enceinte et formant, avec l'enceinte, une électrode de type anode, une électrode principale de type cathode disposée selon un axe central longitudinal de l'enceinte et servant de support d'au moins un objet à traiter, l'électrode 20 centrale étant destinée à produire, à partir d'un premier mélange de gaz plasmagènes introduit dans l'enceinte via l'organe d'entrée, un plasma de dépôt chimique permettant un dépôt de matériau sur ledit au moins un objet à traiter. Ledit dispositif est tel que l'enceinte de dépôt comprend une électrode auxiliaire de type cathode s'étendant parallèlement à la surface interne du jeu d'écrans de 25 protection et à proximité du jeu d'écrans de protection, ladite électrode auxiliaire étant ajourée pour laisser passer les résidus gazeux vers ledit au moins un organe de sortie et destinée à : - dans un premier mode de fonctionnement, produire, à partir d'un second mélange de gaz plasmagènes introduit dans l'enceinte via l'organe d'entrée, un plasma de 30 nettoyage chimique permettant un nettoyage de résidus de surface du jeu d'écrans de protection, ou 3035665 6 - dans un deuxième mode de fonctionnement, produire en complément de ladite électrode centrale ledit plasma de dépôt chimique. Le principe général de ce mode de réalisation particulier de l'invention repose sur la présence d'une source de plasma auxiliaire astucieusement placée et agencée 5 pour réaliser un traitement chimique assisté par plasma. Dans un premier mode de fonctionnement, l'électrode auxiliaire est activée pour réaliser un nettoyage par plasma des parois de l'enceinte. En effet, l'électrode auxiliaire est activée pour produire un plasma de nettoyage in-situ en surface du jeu d'écrans de protection, de façon graver les résidus présents à la surface du jeu d'écrans 10 de protection afin de les volatiliser et les évacuer hors de l'enceinte via ledit au moins organe de sortie. Ainsi, le plasma de nettoyage est produit localement du point de vue du jeu d'écrans de protection de l'enceinte mais distant du point de vue de l'électrode principale (afin de ne pas attaquer chimiquement l'objet à traiter après dépôt). Ainsi, contrairement à l'état de l'art, l'invention permet un nettoyage simplifié et 15 automatique de l'enceinte de dépôt, sans avoir recours à un opérateur humain. Une phase de nettoyage par plasma peut être réalisé systématiquement après chaque dépôt chimique, pour assurer qualité et reproductibilité des processus de dépôt chimique par plasma. Dans un second mode de fonctionnement, l'électrode auxiliaire est activée pour 20 réaliser un dépôt de matériau par plasma. En effet, l'électrode auxiliaire est activée conjointement avec l'électrode principale pour produire un plasma de dépôt chimique amélioré. L'association de l'électrode auxiliaire avec l'électrode principe assure la production d'un plasma de dépôt de matériau plus homogène et plus efficace que lorsque l'électrode principale est activée seule. L'électrode auxiliaire est donc à double 25 mode de fonctionnement, chaque mode de fonctionnement étant activé séparément. Selon un aspect particulier de l'invention, ladite électrode auxiliaire se présente sous la forme d'une grille électriquement conductrice comprenant un réseau régulier d'ajours de forme prédéterminée. Les ajours peuvent être de forme circulaire ou polygonale régulière (carré, 30 rectangulaire, triangulaire, hexagonale, etc.). Un réseau régulier d'ajours de forme hexagonale par exemple permet de former un réseau en nid d'abeille (autrement dit 3035665 7 un réseau de forme alvéolaire). Un réseau régulier d'ajours de forme triangulaire ou rectangulaire par exemple permet de former un réseau en treillis. Selon une caractéristique particulière, ladite électrode auxiliaire de type cathode est disposée à une distance du jeu d'écrans de protection comprise entre 2 et 5 25 cm. Le plasma produit par l'activation de l'électrode auxiliaire étant généré localement au niveau des écrans de protection (autrement dit à distance de l'électrode principale), il est possible de mettre en oeuvre une phase de nettoyage par plasma tout maintenant l'objet à traiter dans l'enceinte de dépôt sans pour autant le détériorer. 10 5. LISTE DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 présente un exemple de structure d'un dispositif de dépôt chimique 15 en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; la figure 2 présente un organigramme d'un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention. 6. DESCRIPTION DÉTAILLÉE 20 Sur toutes les figures du présent document, les éléments et étapes identiques sont désignés par une même référence numérique. La figure 1 présente un exemple de structure d'un dispositif de dépôt chimique assisté par plasma (ou PECVD) 100 selon un mode de réalisation particulier de l'invention.

25 Le dispositif de dépôt 100 représenté sur cette figure comprend une enceinte de dépôt métallique 10, un organe d'entrée 1 servant à introduire les gaz plasmagènes (gaz réactifs) dans l'enceinte 10 et deux organes de sortie 2a et 2b servant à évacuer les résidus gazeux issus de la réaction (y compris les gaz plasmagènes) hors de l'enceinte 10. Les organes de sortie 2a et 2b sont logés par exemple au niveau des 30 parois latérales de l'enceinte 10. L'enceinte de dépôt 10 possède une section transversale de forme allongée 3035665 8 rectangulaire avec coins arrondis. La forme de l'enceinte n'est pas limitée à cet exemple particulier, et peut posséder une section transversale de forme différente comme par exemple une forme circulaire, elliptique, ovoïde ou oblongue. L'enceinte de dépôt 10 est par ailleurs configurée pour être étanche aux gaz.

5 Elle est reliée, via une canalisation étanche, à un système de pompage permettant de créer un vide partiel au sein de celle-ci et de pomper les gaz plasmagènes introduits via l'organe d'entrée 1. Le système de pompage comprend un couple de pompes, une pompe primaire 11 et une pompe à vide de type « roots » 12, relié à une vanne de contrôle 13 pouvant prendre deux états de fonctionnement : un état ouvert dans 10 lequel les pompes 11 et 12 réalisent un vide partiel dans l'enceinte de dépôt 10 et un état fermé dans lequel aucun vide partiel n'est réalisé. L'organe d'entrée 1 est relié, via une canalisation étanche, à un système d'introduction de gaz plasmagènes 9, dont les débits sont contrôlés par des contrôleurs de débits massiques. Dans l'exemple illustré ici, trois contrôleurs de débits massiques 15 sont fournis pour introduire les gaz plasmagènes nécessaires au dépôt de couches minces à base de dioxyde de silicium et au nettoyage avant dépôt (surface de l'objet à traiter) et au nettoyage après dépôt (parois de l'enceinte) : le contrôleur 9a introduit un flux de gaz Argon (Ar), le contrôleur 9b introduit un gaz réactif contenant du silicium (par exemple du SiH4 dans de l'Hélium (He)) et le contrôleur 9c introduit un gaz réactif 20 contenant de l'oxygène (par exemple du N20). Un jeu d'écrans de protection amovibles 3a-3f est disposé sur la circonférence de la surface des parois internes de l'enceinte de dépôt 10, pour assurer une protection contre le rayonnement thermique infrarouge généré par les réactions plasmagènes produites au cours de la phase de dépôt par plasma. Ce jeu d'écrans de 25 protection 3a-3f est électriquement relié à l'enceinte de dépôt de façon à former avec l'enceinte l'électrode de type anode du dispositif (aussi appelée contre-électrode). L'enceinte de dépôt 10 comprend en outre un porte-échantillon 4 destiné à recevoir un ou plusieurs échantillons à traiter. Le porte-échantillon 4 est disposé selon un axe central longitudinal O de l'enceinte de dépôt 10 et est couplé à une première 30 source d'énergie électrique haute fréquence 6, de façon à produire un plasma de dépôt chimique à partir d'un mélange de gaz plasmagènes introduit dans l'enceinte 10, 3035665 9 via l'organe d'entrée 1. Le porte-échantillon 4 constitue l'électrode principale de type cathode du dispositif 100. Elle est polarisable positivement ou négativement. On entend par échantillon, tout objet (substrat, pièces mécaniques) pouvant être traité par un processus de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, en 5 vue de le revêtir d'au moins une couche mince d'un matériau donné. Selon l'invention, l'enceinte de dépôt 10 comprend une électrode auxiliaire de type cathode 8 disposée à proximité du jeu d'écrans de protection 3a-3f et s'étendant parallèlement à la surface interne du jeu d'écrans de protection 3a-3f, de sorte à suivre le profil de la paroi interne de l'enceinte 10. Dans cet exemple, l'électrode auxiliaire 8 10 est placée à une distance d'environ 10 cm de la surface des écrans de protection 3a-3f. Plus généralement, on entend par « à proximité », le fait que l'électrode auxiliaire 8 soit disposée à une distance comprise entre 2 et 25 cm de la surface des écrans de protection 3a-3f. L'électrode auxiliaire 8 doit être de plus séparée de l'électrode principale 5 15 d'une distance minimale de 15 cm. Cette électrode auxiliaire 8 est en outre couplée à une seconde source d'énergie électrique haute fréquence 7 pour produire un plasma de gravure chimique. L'électrode auxiliaire 8 se présente sous la forme d'une grille métallique (par exemple en fer ou en acier (alliage fer et carbone) ou en alliage de la marque Inconel®) 20 comprenant un réseau régulier d'ajours de forme prédéterminée. Les ajours permettent de laisser passer les résidus gazeux vers les organes de sortie 2a, 2b. Les ajours peuvent être de forme circulaire ou polygonale régulière (carré, rectangulaire, triangulaire, hexagonale, etc.). Un réseau régulier d'ajours de forme hexagonale par exemple permet de former un réseau en nid d'abeille. Un réseau régulier d'ajours de 25 forme triangulaire ou rectangulaire par exemple permet de former un réseau en treillis. L'activation de l'électrode auxiliaire 8, dont le principe est détaillé ci-dessous en relation avec la figure 2, permet d'appliquer un traitement chimique par plasma : l'électrode auxiliaire 8 est utilisée soit comme source de plasma destinée à une gravure 30 chimique (phase de nettoyage par plasma), soit comme source de plasma de renfort destinée à un dépôt chimique (phase de dépôt par plasma).

3035665 10 L'homme du métier sera à même d'adapter le nombre, la forme et la répartition des ajours en vue de trouver le meilleur compromis entre la capacité de l'électrode auxiliaire à laisser passer les résidus gazeux vers les organes de sortie 2a, 2b (en fonction de la nature des gaz réactifs mis en jeu par exemple) et la capacité de 5 l'électrode auxiliaire à former un plasma de nettoyage chimique efficace pour éliminer les résidus collés à la surface des écrans de protections 3a-3f de l'enceinte de dépôt 10. La figure 2 présente un organigramme d'un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention. On considère, dans la suite de la description, à titre d'exemple purement 10 illustratif, un dépôt de couches minces à base d'un alliage de carbure de Silicium hydrogéné (noté SiC-H). Dans une première étape 210, on introduit dans l'enceinte de dépôt 10 la pièce à traiter 5 que l'on dispose sur l'électrode principale 4 servant de porte-échantillon. Puis, on effectue un vide primaire dans l'enceinte de dépôt 10 en activant le couple de 15 pompes 11 et 12 jusqu'à atteindre un vide partiel de l'ordre de 10-3 mbar (soit 0,1 Pa). Ce vide de l'ordre de 10-3 mbar permet de diminuer les effets de contamination de l'air résiduel. Ce vide partiel peut être régulé au cours du processus de dépôt au moyen de la vanne de contrôle 13. Cette étape 200 initialise le procédé de l'invention. Dans une deuxième étape 220, une fois que le vide partiel est atteint, on 20 procède à un pré-traitement par plasma d'argon pour nettoyer la surface de la pièce à traiter 5 et ainsi créer des sites d'accroche actifs. On active le contrôleur 9a pour introduire un gaz plasmagène de nettoyage, par exemple de l'Argon (Ar), dans l'enceinte de dépôt 10. La source d'énergie électrique haute fréquence 6 permettant d'alimenter l'électrode principale 4 est activée de telle sorte qu'elle génère une 25 tension polarisée produisant un plasma de pré-traitement agissant sur la pièce à traiter 5. Ce plasma de pré-traitement contient des ions de type Argon chargés positivement qui viennent « bombarder » la surface de la pièce à traiter 5 afin de la nettoyer et permettre une adhérence en surface adaptée au futur dépôt de couches minces. La durée de nettoyage dépend notamment de la nature de surface à revêtir et de l'état de 30 surface désiré avant dépôt. Cette phase de pré-traitement, typiquement d'une durée de 10 minutes, 3035665 11 s'effectue à une pression de l'ordre de 10-2 mbar (soit 1 Pa) pour un débit typique d'argon de 100 sccm à une puissance de 2500 W, à une fréquence comprise entre 10KHz et 100MHz, pour une tension bipolaire de plusieurs centaines de Volt. Il convient de noter que la nature du gaz ci-dessus (Argon) est donnée à titre 5 purement illustratif et peut bien entendu différente. Notamment, le gaz plasmagène de nettoyage peut être du type dioxygène (02), dihydrogène (H2), diazote (N2), tétrafluorure de carbone (CF4) ou une combinaison de ces gaz. Dans une troisième étape 230, on procède à la phase de dépôt chimique par plasma. Pour ce faire, on active les contrôleurs 9b, 9c et 9d pour introduire, dans 10 l'enceinte de dépôt 10, via l'organe d'entrée 1, le mélange de gaz plasmagènes nécessaire à l'élaboration de couches minces de SiC-H, à savoir un mélange Si1-14/C2H2. Le contrôleur 9b introduit un gaz réactif contenant du silicium (SiH4 dans de l'Hélium (He)) et le contrôleur 9c introduit un gaz réactif contenant du carbone (C2H2). Le carbure de silicium peut être déposé sur différents types de surface, comme par 15 exemple sur du silicium ou sur d'autre semi-conducteur, sur du métal, sur du verre, etc. Dans le même temps, la source d'énergie électrique haute fréquence 6 alimentant l'électrode principale 4 (cathode principale) est activée de telle sorte qu'elle génère une tension polarisée par rapport aux parois de l'enceinte (anode) produisant un plasma de dépôt chimique au niveau l'électrode principale 4, permettant la formation 20 de couches minces de SiC-H en surface de la pièce à revêtir 5. Cette phase de dépôt par plasma s'effectue à une pression de l'ordre de 0,5 mbar (soit 50Pa) pour un débit de gaz plasmagènes de l'ordre de 500 sccm, à une puissance de 2500 W, à une fréquence comprise entre 1 KHz et 13,56MHz, pour une tension bipolaire de 500 Volts.

25 Il est possible de déposer un film mince de SIC-H d'épaisseurs variables, en fonction de la durée de la phase de dépôt. La croissance du revêtement déposé sur la pièce 5 est réalisée typiquement pour des épaisseurs comprises entre 1 et 50 micromètres. La composition du mélange de gaz plasmagènes ci-dessus est donnée à titre 30 d'exemple purement illustratif et ne doit pas être limitée à cet exemple. Le mélange de gaz plasmagène peut comprendre par exemple : 3035665 12 - un gaz réactif tétraméthylaluminium, un gaz réactif oxygène pour la réalisation d'un dépôt à base de A1203, - un gaz réactif éthane, un gaz réactif hélium pour la réalisation d'un dépôt à base de C, 5 - un gaz réactif silane, un gaz réactif méthane pour la réalisation d'un dépôt à base de SiC, - un gaz réactif hexaméthyldisiloxane, un gaz réactif hélium pour la réalisation d'un dépôt à base de SiOC, - un gaz réactif tétraméthylsilane, un gaz réactif hexane pour la réalisation d'un 10 dépôt à base de SiC-H, - un gaz réactif cyclohexane, un gaz réactif méthane pour la réalisation d'un dépôt à base de DLC, - un gaz réactif benzène, un gaz réactif hélium pour la réalisation d'un dépôt à base de A-CH, 15 - un gaz réactif tétrachlorure de titane, un gaz réactif azote pour la réalisation d'un dépôt à base de TiN, - etc. Selon une caractéristique avantageuse, il est possible d'activer, au moyen de la source d'alimentation électrique haute fréquence 7, l'électrode auxiliaire 8 pendant la 20 phase de dépôt par plasma. En activant cette source plasma auxiliaire 8 qui entoure la pièce à traiter 5, en complément de la source plasma principale 4, le plasma produit au sein de l'enceinte est plus homogène que lorsque l'électrode principale seule est active. Ceci a pour effet que le dépôt de couches minces est de meilleure qualité car plus homogène en surface. La formation et le dépôt des composants chimiques étant 25 facilités, la durée du dépôt pourra être avantageusement réduit. Il s'agit d'un premier mode de fonctionnement possible de l'électrode auxiliaire 8 selon l'invention. Dans une quatrième étape 240, une fois la phase de dépôt terminée, on procède au nettoyage des parois de l'enceinte de dépôt par plasma (« nettoyage après dépôt »). En effet, lors de la phase de dépôt par plasma, des résidus organiques se sont 30 déposés sur les parois de l'enceinte de dépôt 10, c'est-à-dire en surface des écrans de protection 3a-3f. Ces résidus doivent être éliminés. Pour ce faire, on active le 3035665 13 contrôleur 9d pour introduire, dans l'enceinte de dépôt 10, via l'organe d'entrée 1, un gaz plasmagène destiné à réaliser une gravure chimique des résidus déposés sur les écrans de protection 3a-3f. Le contrôleur 9d introduit un gaz plasmagène à base de fluor (SF6, CF4, NF3, etc.). Dans le même temps, la source d'énergie électrique haute 5 fréquence 7 alimentant l'électrode auxiliaire 8 (cathode auxiliaire) est activée avec une tension polarisée de l'ordre de 450 Volts à une fréquence comprise entre 10 KHz et 100 MHz, pour une puissance de l'ordre de 40 KW. L'électrode auxiliaire 8 ainsi activée produit un plasma de gravure de résidus de SiC-H à proximité du jeu d'écrans de protection 3a-3f et parallèlement à la surface interne du jeu d'écrans de protection 3a- 10 3f. Cette phase de nettoyage par plasma, typiquement d'une durée de 15 minutes, s'effectue à une pression de l'ordre de 2,5 mbar (soit 250 Pa) pour un débit de gaz plasmagènes de l'ordre de 3000 sccm. La composition du gaz plasmagène ci-dessus est donnée à titre d'exemple 15 purement illustratif et ne doit pas être limitée à cet exemple. Le gaz plasmagène est fonction de la nature des résidus organiques déposés en surface et que l'on souhaite supprimés. Cela peut-être un gaz ou un mélange de gaz plasmagènes suivant par exemple : le dioxygène (02) pour une gravure de carbone ou de composés carbonés (DLC, 20 polymères, etc.) ; un gaz ou mélange de gaz à base de fluor (SF6, CF4, NF3, etc.) pour une gravure de silicium Si, Si3N4; dihydrogène (H2) pour une gravure de aC-H ; un gaz ou mélange de gaz à base de brome (Br2, HBr, etc.) ou à base de chlore (Cl2) 25 pour une gravure de B ou de Al. L'homme du métier sera à même d'adapter le gaz plasmagène ou le mélange de gaz plasmagènes pour réaliser une gravure chimique adaptée aux résidus à éliminer des parois de l'enceinte de dépôt 10. Le fait que le plasma est produit à proximité des écrans de protection 3a-3f et 30 parallèlement à la surface des écrans de protection 3a-3f, permet de réaliser un nettoyage in-situ des résidus présents à la surface des écrans de protection 3a-3f. Le 3035665 14 plasma de nettoyage contient des ions fluorures chargés positivement qui viennent « bombarder » ou « graver » la surface des écrans de projection 3a-3f. Les résidus ainsi gravés par le plasma sont évacués grâce au couple de pompes à vide 11 et 12 via les organes de sortie 2a et 2b.

5 Il convient de noter que cette phase de nettoyage peut être réalisée en présence de la pièce revêtue d'un film mince de SiC-H. En effet, on s'arrangera pour que l'électrode auxiliaire 8 soit disposée à distance de l'électrode principale 4, et donc de la pièce à traiter 5. Par exemple, l'électrode auxiliaire 8 doit être séparée de l'électrode principale 5 d'une distance minimale de 15 cm.

10 La durée de la phase de nettoyage est de quelques minutes. Cette durée est fonction de la nature et de la quantité des résidus pouvant se déposer sur les écrans de protection 3a-3f au cours de la phase de dépôt. Ainsi, le plasma de nettoyage est produit localement du point de vue des écrans de protection 3a-3f mais distant du point de vue de l'électrode principale 4 (afin 15 d'éviter toute gravure chimique de la pièce revêtue de SiC-H). La phase de nettoyage par plasma selon l'invention peut être mis en oeuvre en activant l'électrode auxiliaire 8 (cathode) avec une polarisation négative ou positive par rapport aux parois de l'enceinte de dépôt 10 (anode) qui a son potentiel électrique référencé à la masse. On pourrait envisager que la phase de nettoyage comporte au 20 moins une séquence de nettoyage (par gravure plasma), dans laquelle les écrans de protection 3a-3f de l'enceinte de dépôt 10 (anode) sont nettoyées par polarisation positive ou bien par polarisation négative ou bien par une alternance successive du signe de la polarisation, par rapport aux parois de l'enceinte de dépôt 10 (anode). Il s'agit donc d'un second mode de fonctionnement possible de l'électrode 25 auxiliaire 8 selon l'invention. Ainsi l'électrode auxiliaire 8 du dispositif 100 est utilisée de manière astucieuse de façon à remplir au moins l'une des deux fonctions suivantes : - la fonction de source de plasma réalisant une gravure chimique par plasma de résidus organiques présents sur les parois internes 3a-3f de l'enceinte de dépôt 10, 30 lorsqu'elle est activée au cours de la phase de nettoyage par plasma (étape 240) ; - la fonction de source de plasma réalisant en complément de la source principale 4 3035665 15 un dépôt chimique par plasma d'un matériau de composition donnée sur la pièce à traiter 5, lorsqu'elle est activée au cours de la phase de dépôt (étape 230), le point commun à ces deux fonctions étant la réalisation d'un traitement de surface (nettoyage et/ou dépôt) assisté par plasma. 5

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé d'utilisation d'un dispositif de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (100), comprenant une enceinte de dépôt (10) comprenant : - un jeu d'écrans de protection (3a-3f) disposé sur la circonférence de la paroi interne de l'enceinte (10) et formant, avec l'enceinte, une électrode de type anode, - une électrode principale de type cathode (4) disposée selon un axe central de l'enceinte (10) et servant de support d'au moins un objet à traiter, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'activation d'une électrode auxiliaire de type cathode (8) dans au moins une des phases suivantes : une phase de nettoyage par plasma, - une phase de dépôt par plasma dans laquelle l'électrode principale est activée, ladite électrode auxiliaire de type cathode (8) s'étendant parallèlement à la surface interne du jeu d'écrans de protection (3a-3f) et à proximité du jeu d'écrans de protection (3).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, lorsque l'étape d'activation de l'électrode auxiliaire de type cathode (8) est mise en oeuvre dans la phase de dépôt par plasma, un premier mélange de gaz plasmagènes est introduit dans l'enceinte (10) de façon à produire un plasma de dépôt chimique permettant le dépôt chimique d'au moins une couche mince sur l'échantillon à traiter, ledit premier mélange comprenant au moins un gaz appartenant au groupe comprenant : - hexaméthyldisiloxane (HMDSO) ; - tetramethylsilane (TMS) ; - acétylène (C2I-12) ; - méthane (CH4) ; - argon (Ar); - dioxygène (02) ; - diazote (N2) ; protoxyde d'azote (N20); silane (SiH4). 3035665 17
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, lorsque l'étape d'activation de l'électrode auxiliaire de type cathode (8) est mise en oeuvre dans la phase de nettoyage par plasma, un second mélange de gaz plasmagènes est introduit dans l'enceinte (10) de façon à produire un plasma d'attaque chimique permettant d'attaquer 5 chimiquement des résidus de dépôt en surface du jeu d'écrans de protection (3), ledit premier mélange comprenant au moins un gaz appartenant au groupe comprenant : - dioxygène (02) ; dihydrogène (H2) ; - diazote (N2) ; 10 - argon (Ar) ; - un gaz à base de Fluor (CF4) ; - un gaz à base de brome (Br2, HBr); - un gaz à base de chlore (C12). 15
4. Dispositif de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (100), comprenant une enceinte de dépôt (10) comprenant : - un organe d'entrée (1) pour introduire des gaz plasmagènes dans l'enceinte (10), - au moins un organe de sortie (2a, 2b) pour évacuer des résidus gazeux hors de l'enceinte (10), 20 - un jeu d'écrans de protection (3a-3f) disposé sur la circonférence de la paroi interne de l'enceinte (10) et formant, avec l'enceinte, une électrode de type anode, - une électrode principale de type cathode (4) disposée selon un axe central longitudinal de l'enceinte (10) et servant de support d'au moins un objet à traiter, l'électrode centrale (4) étant destinée à produire, à partir d'un premier mélange de 25 gaz plasmagènes introduit dans l'enceinte (10) via l'organe d'entrée (1), un plasma de dépôt chimique permettant un dépôt de matériau sur ledit au moins un objet à traiter, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'enceinte de dépôt (10) comprend une électrode auxiliaire de type cathode (8) s'étendant parallèlement à la surface interne 30 du jeu d'écrans de protection (3a-3f) et à proximité du jeu d'écrans de protection (3a- 3035665 18 3f), ladite électrode auxiliaire (8) étant ajourée pour laisser passer les résidus gazeux vers ledit au moins un organe de sortie (2a, 2b) et destinée à : - dans un premier mode de fonctionnement, produire, à partir d'un second mélange de gaz plasmagènes introduit dans l'enceinte (10) via l'organe d'entrée (1), un 5 plasma de nettoyage chimique permettant un nettoyage de résidus de surface du jeu d'écrans de protection (3), ou - dans un deuxième mode de fonctionnement, produire en complément de ladite électrode centrale ledit plasma de dépôt chimique. 10
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel ladite électrode auxiliaire (8) se présente sous la forme d'une grille électriquement conductrice comprenant un réseau régulier d'ajours de forme prédéterminée.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel ladite 15 électrode auxiliaire de type cathode (8) est disposée à une distance du jeu d'écrans de protection (3) comprise entre 2 et 25 cm.