CH637168A5

CH637168A5 - Procede et dispositif de depot par evaporation sous vide utilisant un faisceau d'electrons module et un ecran.

Info

Publication number: CH637168A5
Application number: CH342480A
Authority: CH
Inventors: Daniel Bois
Original assignee: Daniel Bois
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1980-05-02
Publication date: 1983-07-15
Also published as: FR2455634B1; GB2049739A; FR2455634A1; GB2049739B; US4303694A

Description

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de dépôt par évaporation sous vide. Elle trouve une application dans la fabrication de composants électroniques, discrets ou intégrés.

Les métallisations nécessaires à la réalisation des grilles des transistors MOS (Métal Oxyde Semiconducteur) ou des connexions électriques des circuits intégrés sont réalisées principalement par trois techniques:

— L'évaporation sous vide à l'aide de creusets chauffés par effet Joule ou par haute fréquence. C'est une technique polluante et qui présente de nombreuses difficultés de mise en œuvre (notamment du fait des ruptures de creusets).

— L'évaporation sous vide par canon à électrons, qui convient pour tous les matériaux. Son inconvénient essentiel est que le faisceau d'électrons engendre des rayons X intenses qui irradient les substrats sur lesquels s'effectuent les dépôts. Dans le cas des technologies MOS ou SOS (Silicium sur Saphir), les métallisations doivent être faites sur des couches de Si02 ou de A1203, et la présence de rayons X constitue alors un grave inconvénient, car ces rayons engendrent des défauts dans les isolants (Si02 ou A1203) et aux interfaces silicium-Si02 ou silicium-Al203. Ces défauts altèrent ensuite les caractéristiques électriques des composants obtenus.

— La pulvérisation cathodique. L'inconvénient de cette technique est que le substrat reçoit, en même temps que le dépôt souhaité, des ions ou des électrons accélérés dans le plasma de pulvérisation. Comme précédemment, des défauts sont engendrés dans le substrat, qu'il soit semi-conducteur (silicium) ou isolant (SiOa).

De ces trois techniques, la deuxième est actuellement, et de loin, la plus utilisée, aussi bien au stade de la recherche que de la fabrication; cela est dû essentiellement à sa grande simplicité d'emploi. Cependant, des solutions de remplacement sont à l'étude pour tenter d'éviter l'effet néfaste des rayons X.

L'invention ajustement pour objet un procédé et un dispositif qui ne présentent pas cet inconvénient, car elle permet d'éviter que les substrats soient irradiés par les rayons X engendrés par le bombardement électronique.

L'invention constitue donc un perfectionnement décisif de cette technique.

L'invention est applicable à la réalisation de n'importe quel composant électronique; dans les technologies du type Métal Oxyde Semiconducteur en particulier; pour la fabrication de circuits intégrés à haute densité d'intégration (VLSI) qui requiert des qualités cristallines meilleures que celles qui sont actuellement obtenues industriellement.

L'invention a pour objet un procédé de dépôt par évaporation sous vide, dans lequel, pour déposer un matériau sur des substrats, on place ceux-ci dans une enceinte à vide en regard d'une cible faite dudit matériau et on bombarde celle-ci par un faisceau d'électrons, caractérisé en ce qu'on module ce faisceau et en ce qu'on déplace, entre la cible et les substrats et en synchronisme avec la modulation, un écran opaque aux rayons X, de telle sorte qu'il soit toujours intercalé entre les substrats et la zone d'impact sur la cible et que les substrats ne soient en vue directe que des zones de la cible qui viennent d'être bombardées.

Dans une première variante de ce procédé, on module le faisceau d'électrons en intensité, par tout ou rien, on intercale l'écran entre la cible et les substrats pendant les intervalles où le faisceau est présent et on escamote cet écran pendant les intervalles où le faisceau est absent.

Dans une seconde variante du procédé, on module le faisceau d'électrons en position, la zone d'impact du faisceau balayant la cible périodiquement et on déplace l'écran en synchronisme en le maintenant toujours entre la zone d'impact et les substrats.

La présente invention a également pour objet un dispositif de dépôt par évaporation sous vide, pour la mise en œuvre du procédé qui vient d'être défini; ce dispositif comprend, dans une enceinte à vide, des substrats en regard d'une cible faite du matériau à évaporer, et un canon à électrons dirigé sur cette cible, et il est caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de modulation du faisceau et un écran opaque aux rayons X solidaire d'un moyen de déplacement commandé en synchronisme avec la modulation du faisceau, de telle sorte que cet écran soit toujours intercalé entre les substrats et la zone d'impact du faisceau sur la cible et que les substrats ne soient en vue directe que des zones de la cible qui viennent d'être bombardées.

Selon un premier mode de réalisation, le moyen de modulation du faisceau d'électrons est un moyen de modulation en intensité par tout ou rien, le moyen de déplacement de l'écran place celui-ci entre la cible et les substrats pendant les intervalles où le faisceau et présent, et l'escamote pendant les intervalles où le faisceau est absent.

Selon un second mode de réalisation, le moyen de modulation du faisceau d'électrons est un moyen de déviation du faisceau et le moyen de déplacement de l'écran réalise un asservissement de position qui place cet écran en permanence devant la zone d'impact sur la cible.

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De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description, qui suit, d'exemples de réalisations donnés à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère à une figure unique qui représente schématique-ment un dispositif conforme à l'invention. s

Le dispositif représenté sur cette figure comprend:

— une enceinte à vide 1,

— une sole 2 supportant des substrats à traiter 3,

— un canon à électrons 4 composé d'un filament 6, d'un wehnelt

8 et d'une anode 10, ce canon émettant un faisceau d'électrons 11, io

— un système de déviation de faisceau 12 constitué par exemple par un électro-aimant,

— un creuset 14 contenant le matériau 16 à évaporer,

— un écran mobile 18 solidaire d'un axe tournant 20 entraîné

par un moteur 22 par l'intermédiaire d'un passage sous vide 24. Cet is écran est dessiné de telle sorte qu'il masque totalement l'angle solide S défini par le point d'impact du faisceau et la sole 2 porte-substrats. Il est réalisé en un matériau lourd pour arrêter les rayons X et ré-fractaire pour supporter l'élévation de température due au rayonnement du bain. Le molybdène convient bien à cet égard. 20

Le dispositif comprend encore des moyens électroniques d'alimentation et de polarisation:

— une source 7 de tension alternative ou continue pour le chauffage du filament 6,

— une source 9 de tension continue pour la polarisation de 25 l'anode 10,

— dans le cas d'une modulation du faisceau en intensité, un générateur 30 délivrant des tensions rectangulaires, appliquées au wehnelt 8 et, par ailleurs, après amplification, au moteur 22,

— dans le cas d'une modulation du faisceau en position, un gé- 30 nérateur 32 délivrant des signaux en dents de scie appliqués au système de déviation du faisceau 12 et, après amplification, au moteur 22.

Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant.

Selon la taille du creuset, deux cas sont à considérer:

1. Pour les creusets de petit diamètre (de l'ordre de 10 mm)

Il est nécessaire de couper totalement l'arrivée des électrons sur le bain. Cela est réalisé en modulant le faisceau à la sortie du canon à électrons au moyen des impulsions de tensions délivrées par le générateur 30 et appliquées sur le wehnelt 8. La fréquence de modulation f, la durée des impulsions d et leur hauteur V sont de préférence réglables dans les plages suivantes:

f entre 0,1 et 10 Hz,

d entre 10 et 0,1s,

V entre 0 et 500 V.

Dans ce cas, l'écran 18 est escamoté lorsque le faisceau est éteint, et inversement. ^

La perte de vitesse d'évaporation et proportionnelle au rapport — où T est la période de modulation.

2. Pour les creusets de grand diamètre (supérieur à 10-20 mm) Afin de réduire la perte de puissance moyenne provoquée par la modulation du faisceau, il est préférable d'utiliser une modulation de position de celui-ci. Le faisceau d'électrons 11 balaie alors la cible 16 grâce aux signaux en dents de scie qui alimentent les bobines de l'électro-aimant 12 de déviation du faisceau. L'écran 18 se déplace en synchronisme devant le point d'impact du faisceau grâce à un asservissement de position piloté par la tension de commande de position du faisceau. Comme dans le premier cas, les paramètres électriques sont avantageusement réglables.

L'inertie thermique du bain dépend du matériau à évaporer, de la dimension du creuset et de sa nature. Pratiquement, le domaine de fréquence couvert par l'appareil suffit pour la plupart des matériaux.

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1 feuille dessin

Claims

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1. Procédé de dépôt par évaporation sous vide, dans lequel, pour déposer un matériau sur des substrats, on place ceux-ci dans une enceinte à vide en regard d'une cible faite dudit matériau et on bombarde celle-ci par un faisceau d'électrons, caractérisé en ce qu'on module ce faisceau et en ce qu'on déplace, entre la cible et les substrats et en synchronisme avec la modulation, un écran opaque aux rayons X, de telle sorte qu'il soit toujours intercalé entre les substrats et la zone d'impact sur la cible et que les substrats ne soient en vue directe que des zones de la cible qui viennent d'être bombardées.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on module le faisceau d'électrons en intensité, par tout ou rien, et en ce qu'on intercale l'écran entre la cible et les substrats pendant les intervalles où le faisceau est présent et qu'on escamote cet écran pendant les intervalles où le faisceau est absent.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on module le faisceau d'électrons en position, la zone d'impact du faisceau balayant la cible périodiquement et en ce qu'on déplace l'écran en synchronisme en le maintenant toujours entre la zone d'impact et les substrats.

4. Dispositif de dépôt par évaporation sous vide, pour la mise en œuvre du procédé de la revendication 1, comprenant, dans une enceinte à vide, des substrats en regard d'une cible faite du matériau à évaporer, et un canon à électrons dirigé sur cette cible, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de modulation du faisceau et un écran opaque aux rayons X solidaire d'un moyen de déplacement commandé en synchronisme avec la modulation du faisceau, de telle sorte que cet écran soit toujours intercalé entre les substrats et la zone d'impact du faisceau sur la cible et que les substrats ne soient en vue directe que des zones de la cible qui viennent d'être bombardées.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de modulation du faisceau d'élecrons et un moyen de modulation en intensité par tout ou rien, et en ce que le moyen de déplacement de l'écran place celui-ci entre la cible et les substrats pendant les intervalles où le faisceau est présent, et l'escamote pendant les intervalles où le faisceau est absent.

6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de modulation du faisceau d'électrons est un moyen de déviation du faisceau et en ce que le moyen de déplacement de l'écran réalise un asservissement de position qui le place en permanence devant la zone d'impact sur la cible.

7. Application du procédé selon la revendication 1 à la réalisation de composants électroniques.