FR2957939A1

FR2957939A1 - Dispositif d'injection de gaz modulaire

Info

Publication number: FR2957939A1
Application number: FR1001257A
Authority: FR
Inventors: Jacques Constant Stefan Kools
Original assignee: KOOLERHEADZ
Current assignee: KOOLERHEADZ
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-09-30
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: FR2957939B1

Abstract

L'invention concerne un injecteur modulaire (100) pour injecter un gaz dans une chambre de traitement (42), comprenant au moins deux injecteurs (1) adjacents, chaque injecteur comprenant : une entrée pour recevoir une onde de gaz ou une impulsion de gaz ; une section de mise en forme (2) présentant des parois gauche et droite qui divergent selon un angle de divergence par rapport à un axe de propagation du gaz, pour dilater le gaz dans une direction perpendiculaire à l'axe de propagation ; et une sortie (22) pour éjecter le gaz. L'injecteur modulaire forme un grand injecteur sensiblement équivalent présentant une grande sortie équivalente comprenant les sorties des injecteurs adjacents et dilatant le gaz sur la grande sortie équivalente.

Description

DISPOSITIF D'INJECTION DE GAZ MODULAIRE

La présente invention concerne un dispositif d'injection de gaz et un procédé pour injecter un gaz 5 dans une chambre de traitement. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé pour injecter un gaz dans une chambre de traitement d'un réacteur à couche mince. Les techniques de dépôt de couches minces, par 10 exemple le dépôt physique en phase vapeur ("Physical Vapor Deposition" PVD) et le dépôt chimique en phase vapeur ("Chemical Vapor Deposition" ou "CVD"), sont des techniques pour déposer des couches minces sur un substrat, par exemple un substrat semi-conducteur. Un 15 exemple particulier de CVD est le dépôt de couche atomique "ALD" ("Atomic Layer Deposition"), également désigné "ALE" ("Atomic Layer Epitaxy") ou "ALCVD" ("Atomic Layer Chemical Vapor Deposition"). Ce procédé est utilisé pour la fabrication des semi-conducteurs et 20 la fabrication de têtes magnétiques à couche mince. Il est actuellement envisagé d'utiliser ce procédé pour la fabrication de divers nouveaux dispositifs, par exemple des diodes électroluminescente organiques ("organic light emitting displays" OLED) et des éléments photovoltaïques. 25 La figure 1A représente un système de dépôt de couches minces classique TFS1 comprenant au moins un injecteur 1 avec une section de mise en forme du débit 2, une chambre de traitement 4 dans laquelle un substrat 5 peut être agencé, et un dispositif d'évacuation 6. Un 30 tube de gaz 7 relie l'injecteur 1 à au moins une source de gaz 8. Pendant le processus de dépôt, un gaz porteur comprenant des réactants est généralement introduit dans l'injecteur 1 pendant une certaine période du temps, 35 formant ainsi une "onde de gaz" ou "impulsion de gaz".

Comme décrit dans le brevet US 7,163,587, la section de mise en forme 2 de l'injecteur peut avoir une forme triangulaire avec une première et une deuxième paroi qui divergent selon un angle de divergence constant par rapport à un axe de propagation XX' de l'onde du gaz dans l'injecteur. La section de mise en forme 2 dilate latéralement l'onde du gaz pendant sa traversée d'un point 0 à l'entrée de la section de mise en forme 2 jusqu'à ce qu'elle atteigne la sortie de l'injecteur qui donne sur la chambre de traitement 4. Le gaz est ensuite injecté dans la chambre de traitement 4, comme montré dans la figure lA par les flèches. Dans la chambre de traitement, des réactants dans le gaz peuvent réagir avec la surface du substrat 5 et/ou avec des molécules précédemment déposés. La chambre de traitement 4 peut ensuite être purgée par injection d'un gaz inerte qui évacue du système tous réactants et produits en excès, au moyen du dispositif d'évacuation 6. Les étapes d'impulsion/purge peuvent ensuite être répétées avec un deuxième gaz d'une autre source de gaz. Des couches minces, par exemple entre 0.1 et 3 Â, se forment sur le substrat 5. Ce cycle est répété autant de fois que nécessaire pour obtenir l'épaisseur souhaitée de la couche mince.

En raison de son implémentation couche-par-couche, un dépôt de couche atomique permet d'obtenir une très haute qualité structurelle et un très bon contrôle de l'épaisseur des couches minces, ainsi qu'un bon recouvrement de tout élément présent sur le substrat.

Néanmoins, en raison des étapes d'impulsion et de purge, la durée de ce procédé peut être de quelques minutes à plusieurs heures, selon divers facteurs tels que l'épaisseur de la couche mince souhaitée, les réactants utilisés, la durée des cycles, etc., ce qui entraîne une capacité de production relativement faible. Des

recherches et développements récents se sont focalisés sur une diminution du temps de dépôt des couches minces pour rendre cette technique plus intéressante dans le cadre d'une fabrication à grande échelle.

Pour diminuer le temps de cycle, il est habituel d'augmenter le débit du gaz. Toutefois, en raison de la loi de Poiseuille, la forme triangulaire de la section de mise en forme fait que le gaz au centre de l'injecteur atteint la sortie avant le gaz au voisinage des parois.

Par conséquent, quand un tel injecteur est utilisé dans une application où un profil de composition à séquençage temporel est créé à l'entrée, cette distribution de vitesse avec un pic devient une distribution de composition de gaz non uniforme, qui ralentit le procédé en augmentant le temps nécessaire à une onde de gaz pour traverser la chambre de traitement, comme cela sera expliqué en relation avec les figures 1B, 1C. La figure 1B représente le profil C01 de la vitesse V du gaz, exprimé en mètres par seconde, à la sortie de l'injecteur 1 de la figure 1A. La vitesse du gaz est mesurée le long d'un axe YY' perpendiculaire à l'axe de propagation XX'. Il peut être noté que le profil C01 de la vitesse du gaz a une valeur maximale au point O' au centre de la sortie de l'injecteur, et diminue rapidement en s'éloignant du point 0', pour atteindre 0 au voisinage des parois de l'injecteur. La figure 1C représente deux profils P01, P02 de concentration du gaz GC le long de l'axe de propagation XX' à travers la chambre de traitement 4, à partir du point 0' à la sortie de l'injecteur, à deux moments différents après l'injection de l'onde de gaz. La concentration de gaz est exprimée en pourcentage du réactant présent dans le gaz par unité de volume. Il peut être noté que, grâce à la diffusion du réactant dans le gaz porteur, la longueur de l'onde ou de

l'impulsion de gaz augmente pendant qu'il traverse la chambre de traitement. A la lumière des figures 1B, 1C, il sera compris qu'une relation existe entre la longueur de l'onde de gaz P01 et le profil de vitesse du gaz C01. L'augmentation de la non-uniformité du profil de vitesse le long de l'axe YY' à la sortie de l'injecteur entraîne une augmentation du temps pour évacuer le gaz de l'injecteur, une augmentation de la longueur du profil de l'onde du gaz selon XX' qui traverse la chambre de traitement, et une augmentation du temps nécessaire entre l'injection de deux impulsions de gaz successives, du fait que la partie de l'onde de gaz la plus lente doit être évacuée de la chambre avant l'injection de l'onde suivante.

Une distribution de gaz non uniforme peut aussi engendrer des anomalies de dépôt et irrégularités dans les couches minces. Par conséquent, il peut être souhaité d'avoir une distribution de gaz à travers le substrat aussi uniforme que possible. L'onde de gaz devrait être optimisée pour le système de dépôt de couches minces et est très liée aux propriétés physiques des injecteurs, les dimensions de la chambre de traitement, le substrat sur lequel le dépôt sera fait, etc. Comme les systèmes de dépôt de couches minces sont typiquement utilisés pour des applications électroniques, ils sont, en général, optimisé pour des dimensions de substrats standards habituellement utilisés dans cette industrie, par exemple des diamètres de 150, 200 et 300 mm. Afin d'appliquer ces techniques à des substrats de plus grande taille dans d'autres domaines d'application, les dimensions des injecteurs, les entrées de gaz, la chambre de traitement, le dispositif d'évacuation, etc. doivent être modifiés de manière appropriée, ce qui complique et augmente le prix de revient des systèmes de dépôt de couches minces pour des grands substrats (500 mm ou plus) ayant des temps de

cycle très courts. Il n'est ni pratique, ni économique de développer un système pour chaque combinaison de traitement possible, et les systèmes actuels ne sont pas bien adaptés aux grands substrats, ce qui limite leur utilité pour d'autres domaines d'application. En outre, un intérêt récent est apparu pour l'application des méthodes de dépôt de couches minces à d'autres industries, telles que le dépôt des couches sur du verre, la réalisation d'afficheurs, et la réalisation d'éléments photovoltaïques. Ces applications utilisent des substrats beaucoup plus grands, par exemple des plaques en verre de 1200 par 600 mm ou un rouleau continu d'un matériau souple, qui requit une augmentation de la quantité de gaz qui traverse l'injecteur et un élargissement de la sortie de l'injecteur. Toutefois, l'augmentation du débit de gaz et l'élargissement de la sortie de l'injecteur provoquent des turbulences et une recirculation du gaz dans l'injecteur, avec comme résultat une distribution du gaz sur la surface du substrat encore moins uniforme, ainsi qu'une purge des réactants du système inefficace. Des modes de réalisation de la présente invention concernent un injecteur modulaire pour injecter un gaz dans une chambre de traitement. Selon un mode de réalisation, l'injecteur comprend au moins deux injecteurs adjacents, chaque injecteur comprenant : une entrée pour recevoir une onde de gaz ou une impulsion de gaz ; une section de mise en forme présentant des parois gauche et droite qui divergent selon un angle de divergence par rapport à un axe de propagation du gaz, pour dilater le gaz dans une direction perpendiculaire à l'axe de propagation ; et une sortie pour éjecter le gaz, l'injecteur modulaire formant un grand injecteur sensiblement équivalent présentant une grande sortie équivalente comprenant les sorties des injecteurs adjacents et dilatant le gaz sur la grande sortie équivalente. Selon un mode de réalisation, l'injecteur modulaire comprend une zone de connexion s'étendant entre des parois adjacentes des injecteurs, dans lequel chaque injecteur voisinage important compenser connexion. Selon configuréscomprend des moyens pour éjecter le gaz au de la zone de connexion avec un débit plus qu'à proximité du centre de sa sortie, afin de le manque de gaz éjecté dans la zone de

un mode de réalisation, les injecteurs sont de telle sorte que le gaz éjecté par l'injecteur modulaire à travers la grande sortie équivalente présente un profil de vitesse avec une variation inférieure à 10% entre les vitesses maximale et minimale sur au moins 90% de la largeur de la grande sortie équivalente, à une distance déterminée de la sortie et de la zone de connexion. Selon un mode de réalisation, chaque injecteur comprend une plaque de diffusion comprenant une pluralité d'ouvertures pour le passage du gaz, les ouvertures étant dimensionnées et/ou espacées les unes des autres de telle sorte que l'injecteur éjecte le gaz au voisinage de la zone de connexion avec un débit plus important qu'à proximité du centre de sa sortie. Selon un mode de réalisation, la section de mise en forme de chaque injecteur comprend au moins une région de constriction dans laquelle une hauteur de la section de mise en forme varie selon un axe perpendiculaire à l'axe de propagation et présente une première hauteur à proximité du centre de la section de mise en forme et une deuxième hauteur à proximité de la paroi près de la zone de connexion, la première hauteur étant inférieure à la deuxième hauteur afin de réduire la vitesse du gaz au voisinage du centre par rapport à la vitesse du gaz vers la paroi au voisinage de la zone de connexion.

Selon un mode de réalisation, la section de mise en forme de chaque injecteur présente une première région de dilatation dans laquelle les parois divergent selon un premier angle de divergence, et une deuxième région de dilatation comprenant la région de constriction, dans laquelle les parois divergent selon un deuxième angle de divergence inférieur au premier angle de divergence, afin d'augmenter la vitesse du gaz au voisinage des parois près de la zone de connexion par rapport à la vitesse du gaz au voisinage du centre de la section de mise en forme. Selon un mode de réalisation, le premier angle de divergence varie et présente une valeur maximale à la fin de la première région, et le deuxième angle de divergence est constant et inférieur à la valeur maximale du premier angle de divergence. Selon un mode de réalisation, l'injecteur modulaire présente une section de mise en forme courbée. Des modes de réalisation de l'invention concernent également un système comprenant une chambre de traitement ; au moins un injecteur modulaire conformément à l'injecteur modulaire décrit ci-dessus, dont la grande sortie équivalente donne sur la chambre de traitement ; et au moins une source de gaz couplée aux entrées des injecteurs de l'injecteur modulaire. Selon un mode de réalisation, le système comprend au moins deux injecteurs modulaires superposés agencés de telle sorte que chaque injecteur de chaque injecteur modulaire présente une sortie commune avec un injecteur de l'autre injecteur modulaire. Des modes de réalisation de l'invention concernent également un procédé pour injecter une onde de gaz ou une impulsion de gaz dans une chambre de traitement, comprenant les étapes consistant à : dilater le gaz dans une direction perpendiculaire à un axe de propagation du gaz ; et injecter le gaz dans la chambre de traitement. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'étape

consistant à injecter le gaz dans la chambre de traitement au moyen d'un injecteur modulaire comprenant au moins deux injecteurs adjacents, chaque injecteur comprenant une entrée pour recevoir un gaz, une section de mise en forme présentant des parois gauche et droite qui divergent selon un angle de divergence par rapport à l'axe de propagation du gaz, pour dilater le gaz dans une direction perpendiculaire à l'axe de propagation, et une sortie pour éjecter le gaz, l'injecteur modulaire formant un grand injecteur équivalent présentant une grande sortie équivalente comprenant les sorties des injecteurs adjacents et dilatant le gaz sur la grande sortie équivalente. Selon un mode de réalisation, l'injecteur modulaire comprend une zone de connexion s'étendant entre des parois adjacentes des injecteurs, et le procédé comprend une étape consistant à configurer chaque injecteur pour qu'il éjecte le gaz au voisinage de la zone de connexion avec un débit plus important qu'au centre de sa sortie, afin de compenser le manque de gaz éjecté dans la zone de connexion. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à configurer chaque injecteur de telle sorte que le gaz éjecté par l'injecteur modulaire présente un profil de vitesse avec une variation inférieure à 10% entre les vitesses maximale et minimale sur au moins 90% de la largeur de la grande sortie équivalente. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à prévoir, dans chaque injecteur, une plaque de diffusion présentant une pluralité d'ouvertures pour le passage du gaz, les ouvertures étant dimensionnées et/ou espacées les unes des autres de telle sorte que l'injecteur éjecte le gaz au voisinage de la zone de connexion avec un débit plus important qu'au voisinage du centre de sa sortie.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à prévoir, dans la section de mise en forme de chaque injecteur, au moins une région de constriction dans laquelle une hauteur de la section de mise en forme varie le long d'un axe perpendiculaire à l'axe de propagation du gaz et présente une première hauteur à proximité du centre de la section de mise en forme et une deuxième hauteur à proximité de la paroi de la section de mise en forme près de la zone de connexion, la première hauteur étant inférieure à la deuxième hauteur afin de réduire la vitesse du gaz au voisinage du centre de l'injecteur par rapport à la vitesse du gaz au voisinage de la paroi près de la zone de connexion. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits dans ce qui suit en se référant à titre non limitatif aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1A précédemment décrite est une vue de dessus schématique d'un système de dépôt de couches minces classique ; - la figure 1B précédemment décrite représente un profil de vitesse d'un gaz traversant le système de la figure lA ; - la figure 1C précédemment décrite représente un profil de concentration d'un gaz qui traverse le système de la 25 figure lA ; - les figures 2A et 2B sont des vues de côté et de dessus schématiques d'un système de dépôt de couches minces selon un premier aspect de l'invention ; - la figure 3 est une vue de dessus d'un premier mode de 30 réalisation d'un injecteur du système représenté sur les figures 2A, 2B ; - les figures 4A, 4B, 4C, 4D sont des vues en coupe de l'injecteur de la figure 3 selon différents plans de coupe ; - les figures 5A, 5B, 5C, 5D représentent différents profils de vitesse d'un gaz qui traverse l'injecteur de la figure 3, en différents points de l'injecteur ; - la figure 6 représente des variations d'un profil de vitesse d'un gaz à une sortie de l'injecteur de la figure 3, pour différentes vitesses d'entrée du gaz ; - la figure 7 représente différents profils de concentration d'un gaz qui traverse le système représenté sur les 2A, 2B ; - la figure 8 est une vue en coupe d'un assemblage des injecteurs du système représenté sur les 2A, 2B ; - la figure 9 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un injecteur du système représenté sur les 2A, 2B ; - la figure 10 est une vue schématique d'un première mode de réalisation d'un système de dépôt de couches minces selon un deuxième aspect de l'invention ; - la figure 11 est une vue schématique de dessus d'un deuxième mode de réalisation d'un système de dépôt de couches minces selon le deuxième aspect de l'invention ; - les figures 12A et 12B montrent des plaques diffuseurs présentent dans le système de la figure 11 ; - la figure 13 est une vue schématique de dessus d'un troisième mode de réalisation d'un système de dépôt de couches minces selon le deuxième aspect de l'invention ; - la figure 14 représente le profil de vitesse d'un gaz traversant le système de la figure 13 ; et - les figures 15A, 15B, 15C montrent différents agencements de circuits de gaz d'un système de dépôt de 30 couches minces selon l'invention. Un mode de réalisation d'un système de dépôt de couches minces TFS2 selon un premier aspect de l'invention est montré schématiquement sur la figure 2A (vue de côté) et sur la figure 2B (vue de dessus). Pour 35 raisons de clarté des dessins, les éléments ne sont pas

nécessairement montrés à l'échelle et les dessins ne montrent pas nécessairement tous les aspects du système. Le système TFS2 est conçu pour le dépôt de couche atomique et comprend un assemblage d'injecteur 10 comportant deux injecteurs 11, 11', une unité de base 40, et un dispositif d'évacuation 60. L'unité de base 40 comprend une chambre de traitement 41 recevant un substrat 50 qui peut être monté sur un support. Chaque injecteur 11, 11' a une entrée d'admission de gaz reliée à une source de gaz 81, 82 à travers un tube de gaz 71, 72 et une valve 85, 86. L'unité de base 40 peut être en métal, par exemple de l'aluminium ou de l'acier inoxydable, et peut comprendre d'autres composants, tels que des composants pour créer un vide, pour chauffer la chambre de traitement et/ou le substrat, des ouvertures pour permettre l'introduction et l'enlèvement du substrat, le nettoyage, l'alignement de l'unité de base avec d'autres composants, etc. Une première onde de gaz est introduite dans l'injecteur 11 et se propage selon un axe de propagation XX' à travers l'injecteur 11, dans lequel elle est dilatée latéralement, c'est-à-dire selon un axe Y4Y4' perpendiculaire à l'axe de propagation XX', avant d'être injectée dans la chambre de traitement 41. Dans la chambre de traitement, la première onde de gaz traverse la surface du substrat 50 en une onde qui est sensiblement parallèle à la surface du substrat, et réagit avec le substrat avant d'être purgée de la chambre au moyen du dispositif d'évacuation, qui est relié à une pompe 60. Une deuxième onde de gaz est ensuite introduite dans l'injecteur 11' et se propage le long de l'axe de propagation XX' à travers l'injecteur 11', dans lequel elle est dilatée latéralement selon l'axe Y4Y4' avant d'être injectée dans la chambre de traitement 41. Dans la

chambre de traitement, la deuxième onde de gaz traverse la surface du substrat 50 en une onde qui est sensiblement parallèle à la surface du substrat, et réagit avec des dépôts laissés par la première injection de gaz. A titre d'exemple, pour obtenir une couche Al203, un premier gaz comprenant de l'aluminium (par exemple le triméthyl-aluminium TMA ou le chlorure d'aluminium AlC13) est pulsé à travers le premier injecteur dans la chambre de traitement où il réagit avec le substrat. Ensuite, le premier gaz est purgé de la chambre au moyen du dispositif d'évacuation pendant qu'un gaz inerte, tel que l'azote N2 ou l'argon Ar, est introduit dans la chambre au moyen du premier injecteur. Ensuite, un deuxième gaz comprenant de l'oxygène (par exemple de la vapeur d'eau H20 ou de l'ozone 03) est pulsé dans la chambre à travers le deuxième injecteur, et l'oxygène réagit avec l'aluminium, formant une monocouche d' Al203. La chambre est encore purgée avec un gaz inerte, et le cycle se répète. La figure 3 est une vue de dessus représentant, de manière plus détaillée la structure de l'injecteur 11 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Il est supposé que dans ce mode de réalisation les deux injecteurs 11, 11' ont la même structure. En conséquence, seul l'injecteur 11 sera décrit. Néanmoins, d'autres modes de réalisation peuvent être prévus, dans lesquels les injecteurs 11, 11' présentent des structures différentes, par exemple en fonction de la nature du gaz qu'ils éjectent. L'injecteur 11 comprend un corps 12 et une section de mise en forme 20. La section de mise en forme 20 peut être une cavité fraisée du corps 12. Le corps peut être une plaque de métal, par exemple en aluminium ou en acier inoxydable. La cavité peut être formée par un fraisage

précis de la plaque de métal. Un couvercle 13 (non représenté sur la figure 3) peut être assemblé au corps 12 par soudure, ou brasure, ou simplement monté sur celui-ci au moyen de vis, de chevilles, etc.

La section de mise en forme 20 comprend une entrée 21 et une sortie 22. L'entrée 21 est connectée au tube de gaz 71 et a la forme d'une petite ouverture. La sortie 22 a la forme d'une ouverture plus grande et donne sur la chambre de traitement, pour y injecter le gaz. La section de mise en forme comprend des parois gauche et droite 23, une surface inférieure, et une surface supérieure formée par exemple par le couvercle mentionné plus haut. Les surfaces inférieure et supérieure sont sensiblement parallèles sauf dans une région qui sera décrite plus bas. Les parois 23 divergent vers l'extérieur depuis l'entrée 21 vers la sortie 22, dilatant l'onde de gaz dans une direction perpendiculaire à un axe de propagation XX' de l'onde de gaz. La section de mise en forme 20 comprend en outre une région de constriction 24 pour mettre en forme le profil de vitesse du gaz, comme souhaité. Comme cela sera expliqué plus loin, la hauteur de la section de mise en forme 20 dans la région de constriction 24 varie afin d'uniformiser la vitesse de l'onde de gaz sur toute la largeur de dilatation latérale de l'onde de gaz injectée dans la chambre de traitement 41. L'injecteur 11 dilate ainsi l'onde de gaz selon les axes YlYl', Y2Y2', Y3Y3', Y4Y4' perpendiculaires à l'axe de propagation XX', tout en ajustant la vitesse du gaz sur toute la largeur de dilatation latérale. En particulier, et comme représenté sur la figure 4C, la région de constriction peut présenter une hauteur h2 réduite au voisinage de l'axe de propagation et une hauteur h3 plus importante au voisinage des parois 23, afin de réduire la vitesse du gaz à proximité du centre de la section de mise en forme par rapport à sa vitesse à proximité des parois.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, la section de mise en forme comprend en outre une première région de dilatation 25 qui réalise seulement une dilation latérale et une deuxième région de dilatation 26 qui inclut la région de constriction 24 et réalise une dilation latérale et une constriction verticale (les régions 25, 26 sont indiquées par des nuances différentes). La première région de dilatation 25 s'étend depuis l'entrée 21 jusqu'à un point de transition X2, et la deuxième région de dilatation 26 s'étend du point X2 à la sortie 22. La première et la deuxième régions de dilatation peuvent se constituer de deux parties différentes raccordées ensemble, ou simplement être différentes parties d'une seule pièce. La première région de dilatation 25 comprend une paroi gauche 23a et une paroi droite 23b, et la deuxième région de dilatation 26 comprend une paroi gauche 23c et une paroi droite 23d. Les parois 23a, 23b de la première région de dilatation 25 divergent selon un angle de divergence Al par rapport à l'axe de propagation XX' de l'onde de gaz, tandis que les parois 23c, 23d de la deuxième région de dilatation 26 divergent selon un angle de divergence A2 par rapport à l'axe de propagation XX'.

Dans un mode de réalisation, l'angle de divergence Al est supérieur à l'angle de divergence A2, afin que la deuxième région de dilatation 26, tout en réalisant une dilation latérale globale de l'onde de gaz, réalise également une fonction supplémentaire de constriction au voisinage des parois, afin de réduire davantage la vitesse du gaz à proximité du centre par rapport à sa vitesse à proximité des parois de la deuxième région de dilatation 26. Dans un mode de réalisation, l'angle de divergence 35 Al varie et augmente avec l'augmentation de la distance

depuis l'entrée 21, pour atteindre une valeur maximale Almax à la fin de la première région de dilatation 25, alors que l'angle de divergence A2 est constant, Almax étant supérieur à A2. Préférablement, l'angle de divergence Al varie selon une fonction "supralinéaire", par exemple une fonction quadratique ou exponentielle. Une dilation latérale supralinéaire favorise la suppression des turbulences à proximité de l'entrée 21 de l'injecteur 11, où la vitesse du gaz est la plus élevée.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, les parois 23a, 23b de la première région de dilatation 25 divergent exponentiellement alors que les parois 23c, 23d de la deuxième région de dilatation 26 divergent linéairement avec un angle A2 constant.

Les figures 4A, 4B, 4C, 4D représentent des vues en coupe de l'injecteur de la figure 3 selon différents plans en coupe, respectivement Pl, P2, P3, P4, qui sont perpendiculaires à l'axe de propagation XX'. Le plan P1 passe par un point Xl de l'axe XX', le point Xl étant situé à une distance dl d'un point de référence 0 à l'entrée 21. Le plan P2 passe par un point X2 de l'axe XX', le point X2 étant situé à une distance d2 du point 0, la distance d2 étant supérieure à la distance dl et égale à la longueur de la première région de dilatation 25. Le plan P3 passe par un point X3 de l'axe XX', le point X3 étant situé à une distance d3 du point 0, la distance d3 étant supérieure à la distance d2 et correspondant sensiblement au point central de la région de constriction 24. Le plan P4 passe par un point X4 de l'axe XX', le point X4 étant situé à une distance d4 du point 0, la distance d4 étant supérieure à la distance d3 et égale à la longueur de la section de mise en forme 20, de telle sorte que le plan P4 inclut la sortie 22 de l'injecteur. Sur la figure 3, l'axe de propagation XX' et un axe longitudinal de symétrie de l'injecteur sont

confondus, de telle sorte que les points X1, X2, X3, X4 sont chacun équidistants des parois gauche et droite de la section de mise en forme 20. Sur la figure 4A, la vue en coupe de la première région de dilatation 25 de la section de mise en forme 20 présente une forme sensiblement rectangulaire, avec une largeur W1 et une hauteur hl. La hauteur h1 est la distance entre la surface inférieure et la surface supérieure de la section de mise en forme 20, la surface supérieure se constituant ici d'une face inférieure du couvercle 13. Sur la figure 4B, la vue en coupe de la section de mise en forme 20, à la limite entre la première et la deuxième région de dilatation 25, 26, présente une forme sensiblement rectangulaire avec une largeur W2>W1 et une hauteur h1 égale à celle de la figure 4A. Sur la figure 4C, la vue en coupe de la section de mise en forme 20, dans la région de constriction 24 située dans la deuxième région de dilatation 26, présente une largeur W3>W2, une surface supérieure plate et une surface inférieure sensiblement convexe. Elle présente donc une première hauteur h2 au centre de la région 26 (c'est-à-dire au voisinage du point X3) et une deuxième hauteur h3 à proximité des parois, h3 étant ici supérieure à h2 afin de réduire la vitesse du gaz au centre de la deuxième région de dilatation par rapport à la vitesse du gaz à proximité des parois. Dans un mode de réalisation, la forme de la surface inférieure convexe selon l'axe Y3Y3' est définie selon une courbe de Bézier.

Dans ce mode de réalisation, h2 est supérieure à h1 mais peut être inférieure ou égale à h1 dans d'autres modes de réalisation. Sur la figure 4D, la vue en coupe de la section de mise en forme 20, à proximité de la sortie 22, présente une forme sensiblement rectangulaire avec une largeur

W4>W3 et une hauteur h4 inférieure à h3 et également inférieure à hl. Dans d'autres modes de réalisation, h4 peut être supérieure à hl et inférieure à h2. Dans un mode de réalisation, la surface inférieure de la deuxième région de dilatation 26 comprend deux surfaces définies par "b-spline rationnelle non uniforme" ("Non-Uniform Rational Basis Spline" surfaces (NURBS)), une dans la zone entre les axes Y2Y2' et Y3Y3', et une autre dans la zone entre les axes Y3Y3' et Y4Y4'.

Les figures 5A, 5B, 5C, 5D représentent différents profils Cl, C2, C3, C4 de vitesse V d'une onde de gaz qui traverse l'injecteur, mesurés selon différents axes YlYl', Y2Y2', Y3Y3', Y4Y4' perpendiculaires à l'axe de propagation XX' et respectivement inclus dans les plans Pl, P2, P3, P4. Une analyse mécanique des fluides numérique (MFN) sur un modèle discrétisé en trois dimensions de la géométrie de l'injecteur à l'aide de la méthode des volumes finis peut être utilisée pour obtenir de tels profils.

Il peut être noté que : - Sur la figure 5A, le profil Cl est très pointu autour du point central Xl de la section de mise en forme 20 et présente une vitesse élevée (par exemple 17 m/s) en ce point, puis il diminue rapidement en s'éloignant du point Xl pour atteindre une vitesse de 0 m/s au voisinage des parois 23 (la vitesse d'un gaz qui traverse un tuyau étant toujours égale à 0 juste à côté des parois du tuyau) ; - Sur la figure 5B, le profil C2 est toujours pointu, mais moins, autour du point central X2, présente une vitesse inférieure (par exemple 5 m/s) au point X2, et diminue moins vite que le profil Cl en s'éloignant du point central X2, pour atteindre une vitesse de 0 m/s au voisinage des parois 23 ;

- Sur la figure 5C, il peut être noté que la correction de la distribution de la vitesse entre le centre de l'injecteur et les parois a commencé. Le profil C3 n'est plus pointu autour du point central X3, et présente un profil assez plat avec des pentes abruptes au voisinage des parois 23. La hauteur h3 plus importante engendre une résistance réduite du débit à proximité des parois, conduisant le gaz vers les bords. En conséquence, le gaz présente une vitesse plus élevée, d'environ 10%, à proximité des bords par rapport au centre. Le profil C3 présente ainsi un petit "creux" au voisinage du point central S3 et deux "bosses" de chaque côté du creux ; et - Sur la figure 5D, le profil C4 est sensiblement uniforme sur la majorité de la sortie 22 et diminue abruptement à une vitesse de 0 m/s au voisinage des parois 23. En conséquence, les différentes hauteurs h1, h2, h3, h4 de l'injecteur peuvent être réglées pour ajuster comme souhaité le profil de vitesse du gaz injecté dans la chambre de traitement. Dans des applications où un profil de vitesse uniforme est souhaité à la sortie de l'injecteur, la présente invention permet d'obtenir une distribution de vitesse inférieure à 10 % entre les vitesses maximale et minimale sur au moins 90 % de la largeur de la sortie. Généralement, la distribution de vitesse à la sortie 22 de l'injecteur dépend non seulement de la différence entre hl, h2, h3, h4, mais aussi de la différence entre l'angle de divergence Al maximal de la première région de dilatation 25 et l'angle de divergence A2 de la deuxième région de dilatation 26, et également de la vitesse initiale du gaz à l'entrée 21, comme cela sera démontré en référence à la figure 6. La figure 6 représente l'effet de la vitesse du gaz 35 en entrée sur le profil de vitesse du gaz à la sortie de

l'injecteur 11, selon l'axe Y4Y4'. La vitesse de gaz est exprimé ici comme un rapport entre la vitesse du gaz selon l'axe Y4Y4' et sa vitesse maximale. Dans cet exemple, la première région de dilatation 25 présente une largeur W2 de 10 cm, une longueur d2 de 7,5 cm, et un angle de divergence Al qui varie exponentiellement. La région de constriction 26 présente une hauteur h3 = 0,5*h2. Trois profils C4', C4", C4"' sont représentés et correspondent aux vitesses à l'entrée 21, respectivement 10 m/s, 40 m/s, 70 m/s. Les profils C4' et C4" présentent deux "bosses" latérales et un "creux" central, et ont donc la vitesse la moins élevée à proximité du point central X4 et les deux points les plus élevés à proximité des parois. Le profil C4"' présente trois "bosses" et deux "creux", et donc un point central et deux points latéraux de vitesse maximale, et deux points de vitesse minimale entre les points de vitesse maximale. Il sera noté que ces caractéristiques de profil de vitesse sont représentés selon une vue explosée et sont, en pratique, de relativement faibles dimensions. Par exemple, pour le profil C4" ', la différence entre les "bosses" et les "creux" représente une variation inférieure à 1% de la vitesse du gaz, qui est donc sensiblement uniforme sur la plupart de la largeur de la sortie de l'injecteur. Ces profils démontrent que, pour une forme déterminée des régions de dilatation 25, 26 et de la région de constriction 24, une vitesse critique VC existe. Le comportement de l'injecteur diffère en fonction de la vitesse d'entrée du gaz (à l'entrée de l'injecteur), selon qu'elle est en-dessous ou au-dessus la vitesse critique VC. En-dessous de la vitesse critique, il n'y a pas de turbulence et de recirculation dans la première région de dilatation 25 ; le profil de vitesse est sensiblement constant et indépendant de la

vitesse d'entrée. Au-dessus de la vitesse critique, une recirculation se produit dans la première région de dilatation 25, et le profil de vitesse de sortie change avec la vitesse d'entrée, entraînant des modifications de l'uniformité du profil de vitesse. La valeur de la vitesse critique VC dépend de la géométrie : une première région de dilatation 25 courte et/ou large présente une vitesse critique VC plus basse, ce qui signifie que la recirculation ou la turbulence se produit à une vitesse d'entrée plus basse par rapport à une région de dilatation plus longue et/ou plus étroite. En conséquence, il existe une relation approximative du type VC = f(d2/W2). Le profil de vitesse de sortie peut être réglé en ajustant la hauteur h2 de la région de constriction au point X2. La correction requise dépend de la longueur de la première région de dilatation 25 et du point de fonctionnement désiré. Un procédé de conception de l'injecteur peut consister en une légère surcompensation de la vitesse au voisinage des parois de telle sorte que son profil de vitesse le plus uniforme soit à la vitesse d'entrée la plus élevée avant d'atteindre la vitesse critique. En général, l'homme de l'art a la capacité d'ajuster les propriétés de l'injecteur, par exemple par une modification des hauteurs hl, h2 h3, h4 afin d'obtenir le profil de gaz désiré en relation avec une application considérée. La hauteur h1 peut être choisie pour correspondre approximativement au diamètre du tube d'entrée de gaz, qui peut avoir un diamètre standard de 6 mm ou d'environ 12 mm, dans certaines applications. Si une hauteur hl est choisie de telle sorte qu'elle soit significativement différente du diamètre de l'entrée, une marche dans le chemin du gaz peut être créée, qui engendre une recirculation ou une turbulence. La hauteur

h4 peut être relativement réduite, par exemple 1 à 2 mm dans certaines applications, et peut être limitée par le procédé de fabrication. Une hauteur h4 réduite peut aider à éviter un reflux de gaz d'un autre injecteur s'il y a plus d'un injecteur. La figure 7 représente des profils P10, P11, P12, P13 d'une concentration de gaz GC le long de l'axe de propagation XX' à travers la chambre de traitement 41, du point X4 à la sortie de l'injecteur (Cf. la figure 3), à quatre moments après l'injection de l'onde de gaz dans l'injecteur, respectivement, 80 ms, 100 ms, 120 ms et 140 ms. La concentration de gaz est exprimée en pourcentage du réactant présent dans le gaz par unité de volume (par exemple TMA ou oxygène). Pendant la propagation de l'onde de gaz à travers la chambre de traitement, l'onde de gaz reste très uniforme, sans perdre beaucoup de sa hauteur ni devenir très dispersée. Ceci est dû à l'uniformité initiale du profil de vitesse du gaz à la sortie de l'injecteur. La largeur de l'impulsion de l'onde augmente lentement, avec une légère différence entre les valeurs au voisinage des parois par rapport aux valeurs à proximité du centre de l'injecteur. Il a été observé que le système de dépôt de couches minces est prêt à commencer le cycle suivant après la purge de la moitié de la chambre de traitement contrairement à un procédé classique tel que celui décrit par le brevet américain US 7,404,984, dans lequel une impulsion de purge d'au moins deux fois le volume de la chambre de traitement doit être injectée avant de commencer le cycle suivant. Par conséquent, la surveillance du profil de vitesse, grâce à la structure de l'injecteur selon l'invention, permet une augmentation de la cadence des impulsions et des cycles de purge. La figure 8 représente une vue en coupe d'un mode de réalisation du système de dépôt de couches minces TFS2

représenté sur les figures 2A, 2B, qui illustrent comment deux injecteurs 11, 11' peuvent être assemblés pour former un assemblage d'injecteurs 10. Comme décrit précédemment, chaque injecteur 11, 11' comprend un corps usiné 12 dans lequel les différentes régions 24, 25, 26 de la section de mise en forme 20 ont été formées, et un couvercle 13. Un bloc diviseur 87 est agencé entre les injecteurs 11, 11' pour constituer un support physique. Chaque injecteur est agencé sur le bloc diviseur 87 de telle sorte que son couvercle 13 se trouve contre le bloc diviseur. Vu en coupe, le bloc diviseur présente une forme triangulaire pour que chaque injecteur 11, 11' soit orienté par rapport à l'autre selon un angle déterminé, par exemple 60°, et que leurs sorties 22 se rejoignent pour former une sortie commune. La sortie commune est formée par une région où leurs corps 12 respectifs ne sont pas couverts par le couvercle 13 et sont opposés l'un à l'autre. Les injecteurs 11, 11' sont solidaires de l'unité de base 40 et sont alignés avec celle-ci au moyen de dispositifs d'alignement 88, 89, par exemple des chevilles. Chaque injecteur 11, 11' est relié en entrée à un tube de gaz 71, 72 respectivement, qui est lui-même relié à une ou plusieurs sources de gaz (non représentées).

Dans un autre mode de réalisation (non représenté), les injecteurs peuvent ne pas comprendre de couvercle. Le bloc diviseur 87 peut lui-même former la surface supérieure de chaque injecteur. La figure 9 représente un autre mode de réalisation d'un injecteur 111 selon l'invention. L'injecteur 111 comprend une entrée 112, suivie d'une première section de mise en forme 113, elle-même suivie d'une deuxième section de mise en forme 114, et une sortie 115 à la fin de la deuxième section de mise en forme 114. La première section de mise en forme 113 présente une forme courbée,

sensiblement en forme de "S". Elle présente également des parois 116 qui divergent selon un premier angle de divergence Al, de préférence un angle variable augmentant selon une fonction quadratique ou exponentielle. En conséquence, la première section de mise en forme 113 forme un dispositif de dilatation qui correspond à la première région de dilatation précédemment décrite. Un axe de propagation X1X1' du gaz présente ici une forme courbé en raison du gaz qui traverse la section de mise en forme 113 courbée. La deuxième section de mise en forme 114 présente des parois 117 et une région de constriction 118 dans laquelle sa hauteur varie le long d'un axe perpendiculaire à l'axe de propagation X1X1' du gaz, avec une hauteur à proximité de son centre qui est inférieure à la hauteur à proximité des parois 117. Dans un mode de réalisation, les parois 117 divergent selon un angle A2 et la deuxième section de mise en forme 114 correspond à la deuxième région de dilatation précédemment décrite, qui inclut la région de constriction. Dans un autre mode de réalisation, la deuxième section de mise en forme 114 présente des parois parallèles 117 et forme un dispositif de constriction pour l'onde de gaz éjecté par la première section de mise en forme 113, sans dilation latérale supplémentaire du gaz. Il sera noté que divers autres modes de réalisation et d'applications d'un injecteur selon l'invention peuvent être prévus par l'homme de l'art. La région de constriction peut présenter diverses formes et peut par exemple être obtenue à la fois par des variations de la surface inférieure et de la surface intérieure supérieure de la section mise en forme. La région de constriction peut également être mise en œuvre au moyen d'une plaque de diffusion du type décrit plus loin en relation avec les figures 12A, 12B. Ces plaques comportent des

ouvertures dimensionnées et/ou espacées les unes des autres de telle sorte que, dans la région de constriction, le centre de l'onde de gaz est ralenti par rapport à ses bords.

Par ailleurs, bien qu'il ait été indiqué ci-dessus que le système TFS2 est conçu pour le dépôt de couche atomique lors duquel des ondes (ou des impulsions) de gaz sont injectées dans la chambre de traitement, des modes de réalisation d'un injecteur selon l'invention peuvent également être utilisés pour d'autres procédés et d'autres systèmes de dépôt de matériaux, par exemple, le dépôt chimique en phase vapeur ("Chemical Vapor Deposition" CVD), le dépôt physique en phase vapeur ("Physical Vapor Deposition" PVD), l'épitaxie par jet moléculaire ("Molecular Beam Epitaxy" MBE), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma ("Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition" PECVD), et plus généralement, tout procédé dans lequel un gaz traverse un injecteur et pénètre dans une chambre de traitement.

Egalement, l'utilisation du terme "substrat" dans la description devrait signifier tout type de matériau sur la surface duquel une réaction chimique peut se produire pour que des couches minces puissent se former. Ces substrats peuvent être du matériau semi-conducteur, plastique, métal, verre, des dispositifs optoélectroniques, des écrans plats, des écrans à cristaux liquides, etc. et peuvent être de diverses tailles, formes, et formats. Egalement, des modes de réalisation d'un injecteur selon l'invention peuvent aussi être utilisés pour dilater un flux continu de gaz au lieu de mettre en forme une onde de gaz. De tels modes de réalisation peuvent améliorer un procédé de dépôt de couches minces en homogénéisant la quantité de réactant déposé par le gaz

sur toute la surface traitée, et en conséquence uniformiser l'épaisseur de la couche mince déposée. Egalement, un système de dépôt de couches minces selon l'invention peut comprendre un seul injecteur au lieu d'un assemblage comprenant deux ou plusieurs injecteurs selon l'invention. En outre, des modes de réalisation d'un injecteur selon l'invention ne sont pas seulement conçus pour rendre le profil de vitesse du gaz uniforme à la sortie de l'injecteur. Dans d'autres applications, il peut être au contraire souhaité que la vitesse du gaz au voisinage des parois soit différente de la vitesse du gaz au centre de la sortie, et en particulier il peut être souhaité d'obtenir une vitesse du gaz supérieure au voisinage des parois par rapport à la vitesse au centre de la sortie, ce qui sera démontré ci-dessous en relation avec la description d'un deuxième aspect de l'invention. Comme indiqué ci-dessus, l'application des techniques de dépôt de couches minces pour traiter des substrats (500 mm ou plus) plus grands que les substrats semi-conducteur classiques, exige que les dimensions des injecteurs, de la chambre de traitement, du dispositif d'évacuation, etc. soient adaptés en conséquence. Dans de telles applications, il peut être souhaité de prévoir un système de dépôt de couches minces adapté aux grands substrats. Dans ce cas, il peut être souhaité de prévoir des injecteurs pourvus d'une grande sortie. Toutefois, il a été observé que plus la sortie d'un injecteur est grande, plus il est difficile de contrôler le profil de vitesse du gaz, c'est-à-dire quand le rapport entre la largeur de la sortie et la largeur de l'entrée augmente. Une augmentation de la largeur de la sortie tout en gardant la vitesse du gaz constante à la sortie exige que l'injecteur présente une plus grande longueur, que la

quantité de gaz nécessaire pour traverser l'injecteur soit augmentée, et que le gaz soit injecté à une vitesse plus élevée à l'entrée. Toutes ces contraintes engendrent un risque plus important de turbulence et de recirculation du gaz à l'entrée, un procédé de dépôt moins efficace (périodes plus longues entre l'injection des impulsions successives de gaz), une distribution de gaz non uniforme, des anomalies de dépôt, et des irrégularités dans les couches minces.

La figure 10 représente schématiquement une vue de dessus en coupe d'un système de dépôt de couches minces TFS3 selon un deuxième aspect de l'invention. Le système TFS3 comprend un injecteur modulaire 100, une grande chambre de traitement 42 formée pour recevoir un grand substrat 52, et un dispositif d'évacuation 62 adapté. L'injecteur modulaire 100 comprend au moins deux injecteurs adjacents, ici deux injecteurs 1, 1' classiques, tels que ceux décris en relation avec la figure 1A. Les deux injecteurs sont agencés côte à côte, et présentent des parois latérales 91 en contact les unes avec les autres ou séparées par un joint. Chaque injecteur présente une entrée couplée à un tube de gaz 71, 71' pour recevoir une onde de gaz (ou un flux de gaz, selon le procédé à mettre en oeuvre), une section de mise en forme 2, 2' présentant des parois gauche et droite qui divergent selon un angle de divergence, et une sortie pour éjecter le gaz. L'injecteur modulaire 100 forme un grand injecteur équivalent présentant une grande sortie équivalente qui inclut les sorties des injecteurs adjacents 1, 1' et dilate le gaz sur la grande sortie équivalente. L'injecteur modulaire éjecte une onde de gaz résultant d'une juxtaposition des ondes de gaz éjectées par chaque injecteur, qui traverse la chambre de traitement 42 selon un axe de propagation X2X2'.

Un tel agencement en parallèle des injecteurs 1, 1' évite les inconvénients indiqués plus haut, en particulier en ce qu'il ne nécessite pas une augmentation de la longueur des injecteurs et une augmentation de la vitesse du gaz injecté en entrée, réduisant ainsi les problèmes associés, tels que la recirculation et les turbulences. En pratique, le choix du nombre d'injecteurs à utiliser dépend de la taille du substrat à traiter. En outre, les coûts de développement sont réduits grâce à l'optimisation d'un seul injecteur qui est ensuite utilisé autant de fois que souhaité pour obtenir un injecteur modulaire. Pour assurer la génération d'une onde de gaz uniforme à la sortie des deux injecteurs au moins qui forment un injecteur modulaire, des facteurs différents doivent être pris en compte, tels que le bon alignement des injecteurs et la synchronisation des ondes de gaz de tous les injecteurs (minutage et débit). Ces facteurs peuvent être assez facilement traités. L'alignement des injecteurs entre eux et avec la chambre de traitement peut être accompli par tout moyen connu, par exemple des chevilles de positionnement, des rails, etc. La synchronisation des ondes de gaz peut être accomplie sources de composants modulaire. actionnées électriquement permettent d'injecter des impulsions de gaz d'une durée allant jusqu'à 20 ms et une synchronisation de plusieurs valeurs avec une précision supérieure à 1 ms. Un autre facteur pouvant être considéré est l'uniformité de l'impulsion sur la grande sortie équivalente de l'injecteur modulaire. Or, en référence à la figure 10, il peut être noté qu'une zone de connexion avec gaz, plus précision par le contrôle précis des des vannes, et des tubes de gaz avec des ou moins identiques pour chaque injecteur Par exemple, des vannes pneumatiques

90 existe entre les injecteurs, où les deux injecteurs 1, 1' sont connectés. La zone de connexion 90 est définie comme une distance entre des parois adjacentes 91 des sorties des injecteurs 1, l'. Plus généralement, dans un injecteur modulaire comprenant plus de deux injecteurs, elle est définie comme la distance entre des parois adjacentes de la sortie de deux injecteurs adjacents quelconques. Une telle zone de connexion est généralement égale à deux fois l'épaisseur des parois des injecteurs qui sont côte à côte. Elle peut également inclure l'épaisseur de tout moyen d'alignement ou de fixation qui peut être agencé entre deux injecteurs adjacents. Il peut être noté en outre qu'en l'absence d'injection de gaz dans la zone de connexion, le profil de vitesse du gaz peut présenter une région non uniforme 92 en regard de la zone de connexion, le long de l'axe de propagation X2X2' de l'onde de gaz résultante. Ce phénomène est aggravé par le fait que les injecteurs 1, 1' classiques présentent intrinsèquement une distribution non uniforme du gaz sur leurs sorties, avec une vitesse de gaz inférieure à proximité des parois. La figure 11 représente schématiquement une vue de dessus en coupe d'un système de dépôt de couches minces TFS4 selon le deuxième aspect de l'invention, qui fournit une meilleure uniformité du profil de vitesse du gaz dans la chambre de traitement. Le système TFS4 est généralement similaire au système TFS3 et comprend également un injecteur modulaire 101 avec deux injecteurs 1, 1', la chambre de traitement 42, et le dispositif d'évacuation 62. Chaque injecteur 1, 1' comporte en outre une plaque de diffusion 95, 95', agencée à sa sortie. Chaque plaque de diffusion 95, 95' est conçue afin d'augmenter le débit du gaz au voisinage des parois adjacentes des injecteurs, pour compenser le manque de gaz éjecté dans la zone de

connexion 90. Par conséquent, la grande onde de gaz dans la chambre de traitement présente, à une certaine distance de la sortie de l'injecteur modulaire 101, un profil de vitesse uniforme dans une région 93 opposée à la zone de connexion. La figure 12A représente un exemple de réalisation 95-1 des plaques de diffusion 95, 95'. La plaque de diffusion 95-1 comprend des ouvertures 96-1 présentant des diamètres constants et une distribution non constante, de telle sorte qu'il y ait plus d'ouvertures à proximité des bords de la plaque 95-1 correspondant aux parois de l'injecteur, qu'au centre de la plaque. Par exemple, la distance centre-à-centre entre les ouvertures varie d'une valeur minimale S1 sur les bords de la plaque à une valeur maximale S2 au centre de la plaque, où les ouvertures sont plus espacées. La figure 12B représente un autre exemple de réalisation 95-2 des plaques de diffusion 95, 95'. La plaque de diffusion 95-2 comprend des ouvertures 96-2 présentant des diamètres variables et une distance centre-à-centre constante, agencées de telle sorte qu'il y ait des ouvertures plus grandes à proximité des bords de la plaque 95-2 correspondant aux parois de l'injecteur, qu'au centre de la plaque. Par exemple, le diamètre des ouvertures varie d'une valeur minimale Dl à proximité du centre de la plaque à une valeur maximale D2 sur les bords de la plaque. Un troisième mode de réalisation des plaques 95, 95', non représenté, peut comprendre des distances centre-à-centre variables entre les ouvertures et des diamètres d'ouvertures variables. Il sera noté que sur les figures 12A, 12B, les ouvertures des plaques de diffusion 95-1, 95-2 présentent un agencement similaire sur les bords droit et gauche des plaques de diffusion. Cet agencement symétrique permet

d'augmenter le débit de gaz sur chaque bord des sorties des injecteurs 1, 1', pour compenser à la fois l'absence d'éjection de gaz dans la zone de connexion 90 et la présence de parois latérales non adjacentes 91' de chaque côté de l'injecteur modulaire. En conséquence, la largeur équivalente de la sortie de l'injecteur modulaire peut être considérée comme la somme des largeurs de chaque sortie, plus la somme des épaisseurs des parois adjacentes 91, plus la somme des épaisseurs des parois latérales non adjacentes 91'. Dans d'autres modes de réalisation, les ouvertures des plaques de diffusion 95-1, 95-2 peuvent présenter un agencement non symétrique sur les bords gauche et droit de la plaque de diffusion. La figure 13 représente schématiquement une vue de dessus en coupe d'un autre mode de réalisation TFS5 d'un système de dépôt de couches minces selon le deuxième aspect de l'invention, qui prévoit également une meilleure uniformité du profil de vitesse du gaz dans la chambre de traitement et compense la présence de la zone de connexion 90. Le système TFS5 comprend un injecteur modulaire 102, la chambre de traitement 42, le dispositif d'évacuation 62, et la zone de connexion 90. L'injecteur modulaire 102 comprend deux injecteurs 211, 211' agencés de telle sorte qu'ils soient adjacents et qui conçus selon le premier aspect de l'invention, chaque injecteur comprenant une région de dilatation 25 et une région de constriction 24. Chaque injecteur 211 ou 211' diffère de l'injecteur 11 ou 11' précédemment décrit en ce que les régions de dilatation et de constriction sont configurées de telle sorte que, à la sortie de l'injecteur, la vitesse du gaz à proximité des parois est supérieure à la vitesse du gaz à proximité du centre de la sortie, ce qui signifie également que le débit du gaz à proximité des parois est

supérieur au débit du gaz à proximité du centre de la sortie. Dans un mode de réalisation non symétrique de l'injecteur 211, 211', les régions de dilatation et de constriction peuvent être configurées de telle sorte que la vitesse du gaz n'est supérieure qu'à proximité de la paroi qui est adjacente à une paroi de l'autre injecteur. La figure 14 représente le profil C5 de la vitesse V du gaz à la sortie des injecteurs 211, 211' de la figure 13. La vitesse du gaz est mesurée le long d'un axe Y5Y5' qui est perpendiculaire à l'axe de propagation de la grande onde de gaz, et à une distance déterminée d5 de la sortie de l'injecteur modulaire, par exemple à 5 mm de l'injecteur modulaire. Le profil de vitesse C5 est sensiblement constant et présente une variation inférieure à 10% entre les vitesses maximale et minimale sur au moins 90% de la largeur de la grande sortie équivalente de l'injecteur modulaire. Un injecteur modulaire est susceptible de divers autres modes de réalisation et d'applications. Dans un mode de réalisation, plusieurs injecteurs modulaires, chacun comprenant N injecteurs en parallèle, sont agencés dans un système de dépôt de couches minces qui comprend une courroie de transport sur laquelle des substrats sont agencés (système en ligne) ou un rouleau continu d'un substrat souple (système sur rouleaux). Chaque fois qu'un substrat ou une partie du substrat continu se trouve devant la sortie d'un injecteur modulaire, une ou plusieurs impulsions d'un ou de plusieurs gaz sont éjectées sur le substrat. Un tel système permet d'obtenir un dépôt continu de couches minces sur une série de substrats, avec une capacité de production plus élevée. Les figures 15A, 15B, 15C représentent différents agencements permettant de fournir un gaz à un injecteur modulaire 100, 101, 102. Comme il est souhaité d'obtenir

un profil de gaz uniforme à la sortie de l'injecteur modulaire, il est important de synchroniser précisément l'injection du gaz dans chaque injecteur, en particulier quand un procédé pulsé est mis en oeuvre. Sur la figure 15A, une seule source de gaz 81 est reliée aux injecteurs 1,1' ou 211, 211' au moyen d'une seule vanne 85. Sur la figure 15B, une seule source de gaz 81 est reliée aux injecteurs 1, 1' au moyen de deux vannes 85, 85', une par injecteur. Sur la figure 15C, une première source de gaz 81 est reliée au premier injecteur 1 ou 211 au moyen d'une première vanne 85. Une deuxième source de gaz 81' fournissant le même gaz que la première source de gaz 81, est reliée au deuxième injecteur 1' ou 211' au moyen d'une deuxième vanne 85'. Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que ces agencements sont applicables aux injecteurs modulaires comprenant N injecteurs parallèles. Plus particulièrement, N injecteurs parallèles peuvent être contrôlés par une seule vanne. De plus, malgré le fait que la présente invention ait été décrite en relation avec des applications concernant des techniques de dépôt de couches minces, il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que des modes de réalisation d'un injecteur ou des modes de réalisation d'un injecteur modulaire selon l'invention peuvent être utilisés à d'autres fins, dans des applications différentes où il est nécessaire d'injecter un gaz dans une chambre de traitement, par exemple pour la gravure, la diffusion, etc.

Claims

REVENDICATIONS1. Injecteur modulaire (100, 101, 102) pour injecter un gaz dans une chambre de traitement (42), caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux injecteurs (1, 211) adjacents, chaque injecteur comprenant : - une entrée pour recevoir une onde de gaz ou une impulsion de gaz, - une section de mise en forme (2, 20) présentant des parois gauche et droite (91) qui divergent selon un angle de divergence (Al, A2) par rapport à un axe de propagation (XX', X2X2') du gaz, pour dilater le gaz dans une direction perpendiculaire (YY') à l'axe de propagation, et - une sortie (22) pour éjecter le gaz, l'injecteur modulaire formant un grand injecteur sensiblement équivalent présentant une grande sortie équivalente comprenant les sorties des injecteurs adjacents et dilatant le gaz sur la grande sortie équivalente.
2. Injecteur modulaire selon la revendication 1, comprenant une zone de connexion (90) s'étendant entre des parois (91) adjacentes des injecteurs (1, 211), dans lequel chaque injecteur comprend des moyens (24, 95, 95') pour éjecter le gaz au voisinage de la zone de connexion avec un débit plus important qu'à proximité du centre de sa sortie, afin de compenser le manque de gaz éjecté dans la zone de connexion.
3. Injecteur modulaire selon la revendication 2, dans lequel les injecteurs (1, 211) sont configurés de telle sorte que le gaz éjecté par l'injecteur modulaire à travers la grande sortie équivalente présente un profil de vitesse (C5) avec une variation inférieure à 10% entre les vitesses maximale et minimale sur au moins 90% de la largeur de la grande sortie équivalente, à une distance déterminée de la sortie et de la zone de connexion.
4. Injecteur modulaire selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel chaque injecteur (1, 211) comprend une plaque de diffusion (95-1, 95-2) comprenant une pluralité d'ouvertures (96-1, 96-2) pour le passage du gaz, les ouvertures étant dimensionnées (D1, D2) et/ou espacées (Si, S2) les unes des autres de telle sorte que l'injecteur éjecte le gaz au voisinage de la zone de connexion (90) avec un débit plus important qu'à proximité du centre de sa sortie.
5. Injecteur modulaire selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel la section de mise en forme (20) de chaque injecteur (1, 211) comprend au moins une région de constriction (24) dans laquelle une hauteur de la section de mise en forme varie selon un axe (YY') perpendiculaire à l'axe de propagation (XX') et présente une première hauteur (h2) à proximité du centre de la section de mise en forme et une deuxième hauteur (h3) à proximité de la paroi près de la zone de connexion, la première hauteur (h2) étant inférieure à la deuxième hauteur (h3) afin de réduire la vitesse du gaz au voisinage du centre par rapport à la vitesse du gaz vers la paroi au voisinage de la zone de connexion.
6. Injecteur modulaire selon la revendication 5, dans lequel la section de mise en forme (20) de chaque injecteur (1, 211) présente une première région de dilatation (25) dans laquelle les parois divergent selon un premier angle de divergence (Al), et une deuxième région de dilatation (26) comprenant la région de constriction (24), dans laquelle les parois divergent selon un deuxième angle de divergence (A2) inférieur au premier angle de divergence, afin d'augmenter la vitesse du gaz au voisinage des parois près de la zone de connexion par rapport à la vitesse du gaz au voisinage du centre de la section de mise en forme.
7. Injecteur modulaire selon la revendication 6, dans lequel le premier angle de divergence (Al) varie et présente une valeur maximale (Almax) à la fin de la première région, et le deuxième angle de divergence (A2) est constant et inférieur à la valeur maximale du premier angle de divergence.
8. Injecteur modulaire selon l'une des revendications 1 à 7, présentant une section de mise en forme (113) courbée.
9. Système (TFS3, TFS4, TFS5) comprenant : - une chambre de traitement (42), - au moins un injecteur modulaire (100, 101, 102) selon l'une des revendications 1 à 8, dont la grande sortie équivalente donne sur la chambre de traitement, et - au moins une source de gaz (81, 81') couplée aux entrées des injecteurs (1, 211) de l'injecteur modulaire.
10. Système selon la revendication 9, comprenant au moins deux injecteurs modulaires superposés agencés de telle sorte que chaque injecteur (1, 211) de chaque injecteur modulaire présente une sortie commune avec un injecteur de l'autre injecteur modulaire.
11. Procédé pour injecter une onde de gaz ou une 30 impulsion de gaz dans une chambre de traitement (42), comprenant les étapes consistant à : - dilater le gaz dans une direction (YY') perpendiculaire à un axe de propagation (XX', X2X2') du gaz, et - injecter le gaz dans la chambre de traitement (42), 35 caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à injecter le gaz dans la chambre de traitement (42) au moyen d'un injecteur modulaire (100, 101, 102) comprenant au moins deux injecteurs adjacents (1, 211), chaque injecteur comprenant une entrée pour recevoir un gaz, une section de mise en forme (2, 20) présentant des parois gauche et droite qui divergent selon un angle de divergence (Al, A2) par rapport à l'axe de propagation (XX') du gaz, pour dilater le gaz dans une direction perpendiculaire (YY') à l'axe de propagation, et une sortie pour éjecter le gaz, l'injecteur modulaire formant un grand injecteur équivalent présentant une grande sortie équivalente comprenant les sorties des injecteurs adjacents et dilatant le gaz sur la grande sortie équivalente.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'injecteur modulaire comprend une zone de connexion (90) s'étendant entre des parois adjacentes (91) des injecteurs (1, 211), et comprenant une étape consistant à configurer chaque injecteur pour qu'il éjecte le gaz au voisinage de la zone de connexion avec un débit plus important qu'au centre de sa sortie, afin de compenser le manque de gaz éjecté dans la zone de connexion.
13. Procédé selon la revendication 12, comprenant une étape consistant à configurer chaque injecteur (1, 211) de telle sorte que le gaz éjecté par l'injecteur modulaire présente un profil de vitesse (C5) avec une variation inférieure à 10% entre les vitesses maximale et minimale sur au moins 90% de la largeur de la grande sortie équivalente.
14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, comprenant une étape consistant à prévoir, dans chaque injecteur (1, 211), une plaque de diffusion (95-1, 95-2) présentant une pluralité d'ouvertures (96-1, 96-2) pour le passage du gaz, les ouvertures étant dimensionnées (Dl, D2) et/ou espacées (Si, S2) les unes des autres de telle sorte que l'injecteur éjecte le gaz au voisinage de la zone de connexion avec un débit plus important qu'au voisinage du centre de sa sortie.
15. Procédé selon la revendication 12, comprenant une étape consistant à prévoir, dans la section de mise en forme (20) de chaque injecteur (1, 211), au moins une région de constriction (24) dans laquelle une hauteur de la section de mise en forme varie le long d'un axe (YY') perpendiculaire à l'axe de propagation du gaz et présente une première hauteur (h2) à proximité du centre de la section de mise en forme et une deuxième hauteur (h3) à proximité de la paroi de la section de mise en forme près de la zone de connexion, la première hauteur (h2) étant inférieure à la deuxième hauteur (h3) afin de réduire la vitesse du gaz au voisinage du centre de l'injecteur par rapport à la vitesse du gaz au voisinage de la paroi près de la zone de connexion (90).