PROCÈDE ET DISPOSITIF DE MESURE D'UN FLUX D'IONS DANS UN PLASMA.
La présente invention concerne un procédé et un dispo¬ sitif de mesure d'un flux d'ions positifs provenant d'un gaz ionisé, ou plasma, vers une surface solide avec laquelle il est en contact, par exemple, une paroi d'un réacteur à plasma ou un échantillon à traiter. L'invention s'applique plus particulière¬ ment à la mesure du flux d'ions dans une enceinte constituant un réacteur à plasma destiné à revêtir un échantillon d'une couche mince, ou de modifier la structure ou la composition chimique d'une surface par bombardement ionique. La figure 1 représente, schématiquement et en coupe, un exemple de réacteur à plasma auquel s'applique la présente inven¬ tion. Il s'agit, par exemple, d'un réacteur dit à excitation radiofréquence par couplage capacitif.
Un tel réacteur est constitué d'une enceinte sous vide 1. Près d'une première paroi 2 de cette enceinte 1 est placé, sur un porte-substrat 3, un échantillon à traiter 4. L'échantillon 4 a généralement la forme d'un disque dont une surface 8 dirigée vers l'intérieur de l'enceinte 1 constitue la surface à traiter. L'enceinte 1 est remplie d'un gaz à faible pression, par exemple, de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de millitorrs (quelques à quelques dizaines de pascals) . Plusieurs moyens peuvent être utilisés pour générer le plasma. Par exemple,
d'environ 100 μm de diamètre) dans une électrode placée à proxi¬ mité d'une paroi de l'enceinte. Un filtre électrostatique placé derrière l'orifice permet de séparer les ions positifs des élec¬ trons et ainsi de mesurer le courant d'ions transmis. Un inconvé- nient d'une telle méthode est qu'elle nécessite un calibrage du taux de transmission de l'orifice et du filtre électrostatique. Or, des dépôts de couches minces sur le filtre entraînent une modification de ce taux. Les mesures sont donc perturbées par ces dépôts dus au plasma ce qui les rend rapidement inexploitables et entraîne une défaillance complète de l'appareil de mesure.
Une conséquence des inconvénients des méthodes exposées ci-dessus est que les réacteurs à plasma classiques sont généra¬ lement caractérisés en fonctionnant avec un gaz rare, par exem¬ ple, de l'argon, préalablement à tout processus de dépôt ou de gravure. On ne peut donc pas connaître, autrement que par modéli¬ sation, les caractéristiques d'un réacteur en présence d'un gaz complexe.
Un autre inconvénient commun à toutes les méthodes connues est qu'elles ne permettent pas une mesure directe du flux d'ions pendant le traitement d'un échantillon. Elles ne permet¬ tent donc pas un asservissement d'un processus de dépôt ou de gravure.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un procédé de mesure d'un flux d'ions qui puisse être mis en oeuvre quel que soit le plasma utilisé. En particu¬ lier, l'invention vise à permettre la mesure du flux d'ions dans des plasmas déposant des couches minces isolantes.
L'invention vise également à proposer un procédé qui ne perturbe pas le processus de dépôt, ou de gravure, proprement dit. En particulier, l'invention vise à autoriser un asservisse¬ ment d'un processus de dépôt, ou de gravure, par plasma.
L'invention vise également à proposer un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé qui soit particulièrement simple à réaliser.
de l'enceinte, une petite électrode généralement de forme cylin¬ drique. Cette électrode est reliée, à l'extérieur de l'enceinte, par un fil entouré d'une gaine isolante. Une tension variable V est appliquée entre la sonde et les parois du réacteur et on mesure le courant I dans le fil. La forme de la caractéristique courant-tension I (V) ainsi obtenue permet d'estimer des paramè¬ tres caractéristiques du plasma, comme la densité d'ions et d'électrons, la température des électrons et le potentiel du plasma. Par modélisation, ces paramètres permettent d'obtenir une estimation du flux d'ions vers les parois.
Une variante de cette méthode, dite à "sonde de Langmuir plane", consiste à placer, à proximité d'une paroi (par exemple 9, figure 1) de l'enceinte 1, une électrode en forme d'un
2 disque de surface S assez importante (par exemple, quelques cm ) dont la face arrière dirigée vers la paroi est revêtue d'un maté¬ riau isolant.
La figure 2 représente l'allure de la caractéristique courant-tension d'une telle électrode dans un réacteur à plasma. Lorsqu'on applique une tension V fortement négative, on arrive à un courant de saturation Isat. Ce courant Isat est une image du flux d'ions positifs rion dans la mesure où tous les électrons sont repoussés. La relation qui lie le courant Isat au flux d'ions Tion en supposant que les ions sont ionisés une seule fois est donnée par la relation Isat = e.S.rion, où e représente la charge d'un électron.
Un inconvénient des méthodes à sonde de Langmuir, qui consistent à mesurer un courant continu entre la sonde et le plasma, est qu'elles ne fonctionnent plus si la sonde se trouve polluée, en particulier, si le plasma dépose une couche isolante sur l'électrode. C'est généralement le cas des gaz chimiquement complexes (CF.}, SiH4, CH4, etc.) qui déposent rapidement des cou¬ ches minces isolantes sur toute surface en contact avec le plasma.
Une deuxième méthode consiste à échantillonner le flux d'ions (et d'électrons) au moyen d'un petit orifice (généralement
une sonde interne à l'enceinte et comportant une sur¬ face sensible plane ; des moyens externes à l'enceinte pour alimenter, pério¬ diquement, la sonde par une tension radiofréquence ; un condensateur de mesure externe à l'enceinte monté en série entre lesdits moyens d'alimentation et ladite sonde ; et des moyens externes à l'enceinte pour mesurer, périodi¬ quement, le courant de décharge du condensateur de mesure ou les variations de potentiel aux bornes de ce condensateur pendant sa décharge.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite sonde est constituée d'un disque relié, par un conducteur sensiblement axial, à une borne dudit condensateur de mesure, les faces arrière et latérale du disque étant entourées d'un isolant et d'une gaine conductrice ayant une fonction d'écran et d'anneau de garde.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite gaine est reliée à ladite source d'alimentation par l'in¬ termédiaire d'un condensateur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdits moyens d'alimentation sont constitués par une source de tension radiofréquence qui fournit des trains d'oscillations radiofréquence, ladite mesure s'effectuant entre deux trains d'oscillations. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la période des oscillations radiofréquence est courte par rapport à la durée d'application de ces oscillations, la durée d'applica¬ tion des trains d'oscillations étant suffisamment longue pour établir une tension d'autopolarisation de la sonde et l'inter- valle de temps entre deux trains d'oscillations étant suffisam¬ ment long pour permettre la mesure.
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d' autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de mise en oeuvre et de réalisa-
L'invention vise également à proposer un dispositif qui ne nécessite pas un étalonnage préalable aux mesures. En particu¬ lier, l'invention vise à permettre une mesure absolue du flux d'ions. L'invention vise en outre à proposer un dispositif qui permette une mesure de l'homogénéité du flux d'ions au voisinage de la paroi de l'enceinte destinée à recevoir un échantillon à traiter.
Pour atteindre ces objets, la présente invention pré- voit un procédé de mesure d'un flux d'ions provenant d'un plasma vers une surface en contact avec ce dernier, consistant à mesurer le taux de décharge d'un condensateur de mesure connecté entre une source de tension radiofréquence et une sonde en forme de plaque en contact avec le plasma. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven¬ tion, le procédé de mesure consiste à alimenter la sonde, pério¬ diquement, par des trains d'oscillations radiofréquence et à effectuer la mesure, entre deux trains d'oscillations, après l'amortissement du signal radiofréquence et avant que le poten- tiel de la sonde soit stabilisé.
Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven¬ tion, le procédé de mesure consiste à effectuer une mesure de la variation du potentiel aux bornes du condensateur de mesure.
Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven- tion, le procédé consiste à mesurer le courant de décharge du condensateur de mesure au moyen d'un transformateur interposé entre ce condensateur et la sonde.
Selon un mode de mise en oeuvre de la présente inven¬ tion, la valeur du condensateur de mesure est inférieure à la valeur de la capacité d'une couche mince éventuellement attendue sur la sonde.
L'invention concerne également un dispositif de mesure d'un flux d'ions dans une enceinte sous vide constituant un réac¬ teur à plasma, comportant :
surface supérieure à celle de la sonde est ajoutée pour servir de référence aux mesures. Une seconde borne B du condensateur 12 constitue, à la fois, une borne d'entrée du dispositif destinée à être raccordée à la sonde 10 et une borne de sortie du dispositif vers des moyens de mesure, par exemple, un oscilloscope 14.
La figure 4 est une vue en coupe d'un exemple de réali¬ sation de la sonde 10 équipant un dispositif de mesure selon 1'invention tel que représenté à la figure 3.
La sonde 10 est constituée d'un disque plan 20 destiné à être relié, par un conducteur 21, à la borne B du dispositif de mesure. Le conducteur 21 traverse donc la paroi (par exemple, 9) à proximité de laquelle est placée la sonde 10. La face du disque 20 dirigée vers l'intérieur de l'enceinte constitue la surface sensible 11 de la sonde. La sonde est, de préférence, entourée d'un anneau de garde. Cet anneau de garde, destiné à éviter l'in¬ fluence des effets de bord, est par exemple constitué d'un disque conducteur 22 concentrique, plus grand et plus épais que le dis¬ que 20. Le disque 22 est muni d'un evidement dans lequel est inséré le disque 20. Les faces latérales et la face arrière du disque 20 ainsi que le conducteur 21 sont isolés du disque 22 par un isolant 23. Pour que le disque 22 assure au mieux son rôle d'anneau de garde, il est de préférence relié électriquement d'une façon non représentée à la borne A par un condensateur de valeur Cg (non représenté) . Pour que le potentiel de l'anneau de garde soit toujours proche du potentiel de la sonde, on choisira Cg tel que : cg/cm = Sg/Sm/ ou sg et sm représentent, respective¬ ment, les surfaces de l'anneau de garde et de la sonde.
Selon l'invention, la sonde 10 est excitée par la source de tension radiofréquence 13 de manière périodique. En d'autres termes, la source 13 fournit des trains d'oscillations à intervalles réguliers entre lesquels on observe la décharge du condensateur de mesure 12.
La figure 5 illustre la forme du signal appliqué à la borne A du condensateur 12 par la source 13. Cette figure repré-
tion particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1 et 2 qui ont été décrites précédemment sont destinées à exposer l'état de la technique et le problème posé ; la figure 3 représente, schématiquement, un mode de réalisation d'un dispositif de mesure d'un flux d'ions selon l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe d'un mode de réalisa- tion d'une sonde d'un dispositif de mesure selon l'invention tel que représenté à la figure 3 ; et les figures 5 et 6 illustrent un mode de mise en oeuvre du procédé de mesure d'un flux d'ions selon l'invention.
Pour des raisons de clarté, seuls les éléments du dis- positif selon l'invention et du réacteur à plasma qui sont néces¬ saires à la compréhension de l'invention ont été représentés. De même, les chronogrammes des figures 5 et 6 ne sont pas à l'échelle et les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures. La figure 3 représente, schématiquement, un mode de réalisation d'un dispositif de mesure d'un flux d'ions selon l'invention.
Ce dispositif est constitué d'une sonde 10 destinée à être placée à proximité d'une surface vers laquelle on souhaite déterminer le flux d'ions, par exemple, la paroi 9 (figure 1), d'une enceinte sous vide (non représentée) d'un réacteur à plasma. Une surface sensible 11 de la sonde 10 est dirigée vers l'intérieur de l'enceinte. Selon l'invention, la sonde 10 est reliée à un condensateur de mesure 12 de capacité Cm. Une pre- mière borne A du condensateur 12 est reliée à une première borne d'une source de tension radiofréquence 13 de faible impédance de sortie (typiquement 50 ohms) dont une deuxième borne est reliée aux parois du réacteur et, avec celles-ci, à un potentiel de référence, généralement la masse. Dans le cas où les parois du réacteur sont en un matériau non-conducteur, une électrode de
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risation correspond, sensiblement, à la moitié de l'amplitude crête à crête Vcc des oscillations radiofréquence.
A la fin du train d'oscillations, c'est-à-dire lorsque le signal radiofréquence est coupé, la borne B du condensateur 12 se retrouve, après l'amortissement des oscillations, au potentiel d'autopolarisation VDj.as. La sonde 10 étant alors polarisée à un potentiel fortement négatif, elle n'est plus en mesure de capter des électrons. Par contre, le flux d'ions arrivant sur la surface 11 de la sonde 10 reste inchangé et commence à décharger le condensateur 12. Ainsi, le potentiel de la borne B du condensa¬ teur 12 va croître de manière linéaire jusqu'à converger vers un potentiel flottant qui correspond à une valeur Vf où le flux d'ions et le flux d'électrons se compensent.
Selon l'invention, on mesure le taux de décharge du condensateur 12 pendant la période linéaire où le courant est composé uniquement du flux d'ions (flux d'électrons nul). Ces mesures sont effectuées, soit en observant la dérivée temporelle dVβ/dt du potentiel à la borne B, soit en observant le courant Iβ circulant vers le condensateur 12 à l'aide d'un transformateur interposé entre la sonde 10 et le condensateur 12. On utilise pour cela, par exemple, un oscilloscope 14 ou un circuit spécifi¬ que de traitement du signal. Les mesures sont effectuées après l'amortissement des oscillations radiofréquence et avant que la variation du signal ne soit plus linéaire, c'est-à-dire avant que le potentiel de la borne B s'approche du potentiel flottant Vf.
Pendant la décharge du condensateur 12, la variation du potentiel de la borne B suit, en première approximation, la rela¬ tion : dVB/dt = e. Sm. (rion-re)/Cm, où rion et Te représentent, respectivement, le flux d'ions et le flux d'électrons et où e représente la charge d'un électron.
Le flux d'électrons Te varie en fonction du potentiel Vβ et devient nul lorsque le potentiel Vβ est fortement négatif, comme dans le cas d'une sonde de Langmuir plane.
sente, sous forme de chronogramme, le potentiel V^ de la borne A. La périodicité Th des trains d'oscillations correspond, par exem¬ ple, à une fréquence fn = 1/Th comprise entre 1 et 20 kHz. Les oscillations radiofréquence durent pendant une période Ti corres- pondant, par exemple, à environ la moitié (Tn/2) de la période des trains d'oscillations. Les mesures sont effectuées à l'inté¬ rieur de l'intervalle de temps T2 entre deux trains d'oscilla¬ tions de durée T]_. Un signal tel que représenté à la figure 5 est, par exemple, obtenu au moyen d'une source 13 dont la sortie est hachée à une fréquence fh-
La fréquence fQ des oscillations radiofréquence est, par exemple, comprise entre 1 et 20 MHz. Pour un réacteur à plasma à excitation radiofréquence, on veillera à ce que la valeur de la fréquence f0 soit suffisamment éloignée de la fré- quence d'excitation du plasma (par la source 6 de la figure 1) pour éviter l'apparition d'interférences avec le potentiel du plasma. A titre d'exemple particulier, pour un plasma généré au moyen d'un générateur d'une fréquence d'environ 13,5 MHz à cou¬ plage capacitif, on évitera de choisir, pour la fréquence f0, une fréquence comprise entre 12 et 15 MHz.
Sous l'effet des oscillations délivrées par la source 13 et de la non-linéarité du courant (en fonction de la tension appliquée) fourni à la sonde par le plasma, le flux moyen d'élec¬ trons vers la sonde dépasse, initialement, le flux moyen d'ions positifs, ce qui provoque la charge du condensateur 12. La valeur moyenne des oscillations du potentiel de la borne B va diminuer jusqu'à atteindre une valeur négative correspondant à un poten¬ tiel Vbias où le flux d'électrons est diminué jusqu'à atteindre une valeur identique au flux d'ions, donc où le courant moyen résultant dans la sonde 10 est nul. Ce potentiel VDias résulte de l'effet classique d'autopolarisation existant dans un plasma.
La figure β illustre ce fonctionnement et représente, sous forme de chronogramme, le potentiel de la borne B du conden¬ sateur 12, en présence de plasma. Le potentiel VDj.as d'autopola-
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et Ci reste inchangé. Les effets de la capacité Ci de la couche isolante sont de réduire la valeur absolue du potentiel Vβ obte¬ nue à la fin des oscillations radiofréquence, de réduire la charge accumulée par le condensateur 12 de capacité Cm et de réduire le temps de décharge du condensateur 12 et, par consé¬ quent, la période linéaire pendant laquelle les mesures peuvent être effectuées. Par contre, la valeur initiale de la dérivée temporelle dVβ/dt reste inchangée et la vitesse de décharge est toujours, au début, proportionnelle au flux d'ions 1 ion pour une amplitude Vcc du signal radiofréquence suffisamment élevée.
De préférence, la capacité Cm du condensateur 12 est choisie pour être inférieure à la capacité attendue de la couche mince isolante susceptible d'être déposée sur la sonde 10 par le plasma. Cela présente l'avantage d'augmenter la durée pendant laquelle la variation de potentiel sur la borne B est exploita¬ ble.
Le choix de la valeur du condensateur 12 dépend du niveau de bruit électrique de l'installation à laquelle est asso¬ cié le dispositif et de la durée de décharge exploitable souhai- tée. En effet, plus la capacité Cm est grande, plus la décharge du condensateur de mesure 12 est lente.
Si la valeur du condensateur 12 est trop importante, la variation de potentiel mesurée dVβ/dt est trop lente et les mesu¬ res risquent d'être faussées par du bruit. Si la valeur du condensateur 12 est trop faible, sa décharge risque d'être trop rapide et de ne pas laisser un temps suffisant pour atteindre un équilibre de la région de charge d'espace devant la sonde, entraînant ainsi une erreur dans la mesure. Le temps nécessaire à cet équilibre est donné par la période ion-plasma : .
2 "^ tion = (Mi.εo/n.e ) , où Mi représente la masse de l'ion, où εo représente la permittivité de l'espace et où n représente la densité des ions dans le plasma.
La valeur du condensateur 12 est, par exemple, choisie d'environ quelques nanofarads. Une telle valeur respecte la
L'amplitude du signal radiofréquence est choisie suffi¬ samment grande (par exemple, de l'ordre de plusieurs dizaines de volts) pour que le potentiel d'autopolarisation Vbias soit suffi¬ samment négatif pour empêcher que les électrons soient captés par la sonde 10 pendant un temps suffisant pour effectuer la mesure. Cela revient à dire que l'amplitude Vcc du signal radiofréquence est choisie pour être nettement supérieure à la température élec¬ tronique exprimée en électronvolts.
Ainsi, tant que les électrons sont repoussés par la sonde dans la mesure où elle est à un potentiel suffisamment négatif par rapport au potentiel Vf, le flux d'électrons Te sur la sonde est nul et la pente de décharge du condensateur 12 est proportionnelle au flux d'ions rion.
En mesurant cette pente, par exemple, au moyen de l'os- cilloscope 14, on peut déduire le flux d'ions de la relation :
IB = Cm.dVB/dt = e. Sm.rion. La présence d'un plasma déposant une couche mince iso¬ lante n'affecte pas le fonctionnement d'un dispositif selon l'in¬ vention. Cette couche mince se traduit, du point de vue électri- que, par une capacité Ci (non représentée) en série avec le condensateur 12 entre la borne B et le plasma. La conséquence de la présence de cette capacité est que le potentiel mesuré sur la borne B ne correspond pas au potentiel d'autopolarisation Ybias mais à une fraction de ce potentiel en raison de l'association série du condensateur 12 avec la capacité Ci de la couche isolante.
La relation qui lie le potentiel de la borne B au potentiel Vs de la surface de la sonde en contact avec le plasma, à l'instant où le signal radiofréquence est coupé, est : VB - Vs.Ci/(Cm + Ci) .
La valeur du potentiel Vs à l'instant où le signal radiofréquence est coupé est toujours VDias. La valeur absolue initiale du potentiel Vβ sera donc réduite. Cependant, tant que le potentiel Vs reste suffisamment négatif, le flux d'ions et donc le courant (identique) circulant à travers les capacités Cm
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flux d'ions, il peut générer une alarme indiquant que les parois de l'enceinte sont polluées. On notera que plusieurs sondes asso¬ ciées à plusieurs dispositifs de mesures peuvent être réparties à proximité des parois de l'enceinte pour disposer de mesures dans différentes régions de l'enceinte.
Un autre avantage de la présente invention est qu'elle permet de vérifier, dans une phase de caracterisation de l'en¬ ceinte, l'homogénéité du flux d'ions dans la région de l'enceinte destinée à recevoir un échantillon à traiter et ce, avec n'im- porte quel plasma. Pour ce faire, plusieurs sondes et dispositifs de mesures selon l'invention sont répartis à proximité de la paroi destinée à recevoir, en fonctionnement normal, l'échan¬ tillon à traiter. L'interprétation des mesures données par les différents dispositifs de mesure permet de dresser une carte de la répartition du flux d'ions à proximité de la paroi concernée.
Selon l'invention, la surface sensible 11 de la sonde 10 est relativement importante (de l'ordre de plusieurs centi¬ mètres carrés) . En effet, plus la surface de la sonde est impor¬ tante, plus le courant récolté est important pour un flux d'ions donné. Cela permet d'améliorer le rapport signal/bruit et la résolution temporelle de la sonde. De plus, les effets de bord et les effets de couches isolantes éventuelles déposées sur la sonde sont minimisés avec une sonde de taille importante. Dans une application où plusieurs sondes sont utilisées pour établir une cartographie du flux d'ions en fonction de la position, on adap¬ tera (en la limitant) la taille des sondes pour obtenir une réso¬ lution spatiale adéquate.
Un autre avantage de la présente invention est que les mesures ne sont pas affectées par des champs magnétiques tant que le rayon gyromagnetique de l'ion est inférieur à la taille de la sonde et que l'amplitude et l'orientation du champ magnétique n'empêchent pas les électrons d'arriver jusqu'à la sonde, donc de charger le condensateur 12 pour établir une autopolarisation. La taille de la sonde 10 peut ainsi être adaptée au champ magnétique maximal attendu. Par exemple, pour une sonde dont le disque
condition par rapport à la capacité d'une éventuelle couche mince isolante déposée par le plasma. En effet, la capacité d'une couche mince isolante avec une constante diélectrique relative εr de 4 et d'une épaisseur de 0,1 μm est de l'ordre de 177 nano-
2 farads pour une sonde de 5 cm .
On veillera à ce que la période T0 = l/f0 des oscilla¬ tions radiofréquence soit courte par rapport à la durée T]_ d'application de ces oscillations, à ce que la durée Ti soit suffisamment longue pour permettre une autopolarisation de la sonde au potentiel Vbias et à ce que l'intervalle de temps T2 entre deux trains d'oscillations soit suffisamment long pour permettre la mesure du taux de décharge du condensateur 12.
Un avantage de la présente invention est qu'elle est applicable à n'importe quelle composition chimique de plasma. Seule une attaque chimique (gravure) très importante du ou des matériaux dont la sonde est constituée ou un dépôt d'une couche isolante dont l'épaisseur est telle qu'elle ne permet plus d'atteindre une autopolarisation de la sonde constitue une limite au fonctionnement du dispositif de mesure. Un autre avantage de l'invention est que les résultats obtenus sont indépendants de la nature chimique des ions récoltés par la sonde. En effet, on ne mesure que le courant électrique, donc le flux total des ions positifs.
Un autre avantage de la présente invention est qu'elle autorise un asservissement d'un processus de dépôt ou de gravure pendant sa mise en oeuvre. Une sonde selon l'invention peut être placée à proximité d'une paroi de l'enceinte autre que celle à proximité de laquelle est placé un échantillon à traiter. Le résultat de la mesure opérée par le dispositif selon l'invention peut alors être utilisé pour asservir le processus. Si le dispo¬ sitif détecte une légère variation du flux d'ions (accélération ou ralentissement de la vitesse de décharge du condensateur de mesure) , il peut délivrer une consigne permettant de modifier le signal radiofréquence ou micro-onde d'excitation du gaz afin de modifier le plasma. Si le dispositif détecte une chute brutale du
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REVENDICATIONS
1. Procédé de mesure d'un flux d'ions provenant d'un plasma vers une surface en contact avec ce dernier, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer le taux de décharge d'un condensa¬ teur de mesure (12) connecté entre une source de tension radio- fréquence (13) et une sonde (10) en forme de plaque en contact avec le plasma.
2. Procédé de mesure selon la revendication 1, carac¬ térisé en ce qu'il consiste à alimenter la sonde (10), périodi¬ quement, par des trains d'oscillations radiofréquence et à effec- tuer la mesure, entre deux trains d'oscillations, après l'amor¬ tissement du signal radiofréquence et avant que le potentiel de la sonde (10) soit stabilisé.
3. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer une mesure de la variation du potentiel aux bornes du condensateur de mesure (12) .
4. Procédé de mesure la revendication 1 ou 2, carac¬ térisé en ce qu'il consiste à mesurer le courant de décharge du condensateur de mesure (12) au moyen d'un transformateur inter¬ posé entre ce condensateur (12) et la sonde (10) . 5. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la valeur du conden¬ sateur de mesure (12) est inférieure à la valeur de la capacité d'une couche mince éventuellement attendue sur la sonde (10) .
6. Dispositif de mesure d'un flux d'ions dans une enceinte sous vide (1) constituant un réacteur à plasma, caracté¬ risé en ce qu'il comporte : une sonde (10) interne à l'enceinte (1) et comportant une surface sensible (11) plane ; des moyens (13) externes à l'enceinte (1) pour ali- menter, périodiquement, la sonde (10) par une tension radio¬ fréquence ; un condensateur de mesure (12) externe à l'enceinte (1) monté en série entre lesdits moyens d'alimentation (13) et ladite sonde (10) ; et
présente un diamètre de 1 cm, les mesures ne seront pas pertur¬ bées par des champs magnétiques inférieurs à 1000 Gauss.
Selon une variante de l'invention, le porte-substrat 3 (figure 1) peut servir de sonde de flux d'ions. Dans ce cas, l'alimentation radiofréquence (générateur 5, figure 1) qui sert à établir l'autopolarisation du substrat et qui, dans le cas d'une gravure ionique réactive à couplage capacitif, entretient le plasma est hachée et joue alors le rôle de source de tension radiofréquence 13 selon l'invention. Des moyens similaires à ceux exposés en relation avec la figure 3 sont utilisés pour mesurer le flux d'ions. Bien que la mise en oeuvre d'une telle variante risque, le cas échéant, de perturber le traitement du substrat, elle permet d'étudier la différence éventuelle, entre les flux sur les parois et sur le porte-substrat, qui peut être due à une répartition non-homogène des régions de production des ions.
On notera également que l'invention permet également de déterminer le potentiel du plasma et la température électronique. En effet, en analysant la caractéristique courant-tension de la borne B lorsque le potentiel Vβ s'approche du potentiel flottant Vf, la sonde peut alors fournir des paramètres caractéristiques du plasma à la manière d'une sonde de Langmuir classique.
Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les matériaux, dimensions, capacités et fréquences indiqués à titre d'exemple pourront être modifiés, notamment, en fonction du réacteur à plasma auquel est destiné le dispositif. De plus, bien que l'on ait fait référence dans la description qui précède à un réacteur générant le plasma au moyen d'un générateur radiofréquence à couplage capacitif, l'invention s'applique quel que soit le mode d'excitation du gaz, qu'il soit continu, radiofréquence ou micro-onde. En outre, l'invention s'applique également à une mesure de flux d'espèces chargées présents dans des plasmas autres que des ions positifs, telles que des agrégats de tailles nanométriques ou des particules de poussière avec une charge positive.