Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
1
DESCRIPTION
Support pour substrats semiconducteurs pour traitement PECVD
avec forte capacité de chargement de substrats
La présente demande revendique la priorité de la demande de
brevet français numéro 2009792, déposée le, 25 septembre 2020,
ayant pour titre "Support pour substrats semiconducteurs pour
traitement PECVD avec forte capacité de chargement de
substrats", dont le contenu est incorporé par référence dans
les limites autorisées par la loi.
Domaine technique
[0001] La présente demande concerne un support pour substrats
semiconducteurs, notamment de substrats semiconducteurs
destinés à la fabrication de cellules photovoltaïques.
Technique antérieure
[0002] Un procédé de fabrication d'une cellule photovoltaïque
peut comprendre une étape de dépôt d'une couche isolante
électriquement sur une face d'un substrat semiconducteur,
notamment un substrat en silicium, par exemple selon un
procédé de dépôt chimique en phase vapeur avec assistance par
plasma ou PECVD (sigle anglais pour Plasma Enhanced Chemical
Vapor Deposition).
[0003] La figure 1 représente, de façon partielle et
schématique, une vue de côté avec coupe partielle d'un exemple
d'un dispositif 10 de traitement de substrats semiconducteurs
adapté à la mise en oeuvre d'un procédé PECVD.
[0004] Le dispositif 10 comprend une enceinte 12 dont l'axe
est sensiblement horizontal et dans laquelle une pression
réduite est maintenue. Le dispositif 10 comprend en outre un
support 13 sur lequel sont disposés des plateaux 14 orientés
sensiblement verticalement et disposés les uns à côté des
autres, un seul plateau 14 étant représenté en figure 1. Les
plateaux 14 peuvent être introduits dans l'enceinte 12 ou
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
2
retirés de l'enceinte 12 par une porte 15 par exemple prévue
à une extrémité de l'enceinte 12. Chaque plateau 14, par
exemple en graphite, peut recevoir au moins un substrat
semiconducteur 16. Les substrats semiconducteurs 16 sont
disposés sensiblement verticalement dans l'enceinte 12.
[0005] La figure 2 est une vue de côté d'un plateau 14
comprenant une rangée de substrats semiconducteurs 16.
[0006] Le dispositif 10 comprend des réservoirs 18 de gaz
précurseurs et éventuellement d'un gaz neutre. Les réservoirs
18 sont reliés à un panneau de commande 20 adapté à réaliser
un mélange des gaz précurseurs et éventuellement du gaz neutre.
Le panneau de commande 20 est relié à l'enceinte 12 par une
vanne 22 qui, lorsqu'elle est ouverte, permet l'introduction
du mélange gazeux dans l'enceinte 12 par une buse d'apport
23. Le dispositif 10 comprend une pompe à vide 24 reliée à
l'enceinte 12 par une vanne 26 qui, lorsqu'elle est ouverte,
permet la mise sous vide de l'enceinte 12 et l'aspiration du
mélange gazeux présent dans l'enceinte 12 par un port
d'aspiration 25.
[0007] Le dispositif 10 comprend en outre des éléments
chauffants 28 entourant l'enceinte 12 et permettant de
commander la température des plateaux 14 et du mélange gazeux
dans l'enceinte 12. Le dispositif 10 comprend en outre un
générateur 30 d'une tension alternative qui est relié
électriquement aux plateaux 14 dans l'enceinte 12.
[0008] Le procédé PECVD est une technique de dépôt par voie
sèche, c'est-à-dire à partir d'une phase gazeuse. Elle utilise
les gaz précurseurs qui sont injectés dans l'enceinte 12 et
le dépôt résulte de la décomposition de ces gaz par une
réaction chimique à la surface des substrats 16. Dans le
procédé PECVD, la réaction chimique est assistée par une
décharge électrique radiofréquence (RF) qui ionise les gaz et
forme un plasma. Chaque plateau 14 agit comme conducteur
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
3
thermique et de contact radiofréquence avec le substrat
semiconducteur 16 associé. Les plateaux 14 sont reliés au
générateur 30 de façon à former une alternance de cathodes et
d'anodes et un plasma est généré entre chaque paire de
plateaux 14 adjacents. Les gaz précurseurs vont se décomposer
pour former un dépôt de couche mince sur la face de chaque
substrat 16 opposée à la face en contact avec le plateau 14.
[0009] Il serait souhaitable d'augmenter la capacité de
traitement du dispositif 10, c'est-à-dire le nombre de
substrats semiconducteurs 16 pouvant être traités
simultanément. Avec le dispositif 10, cela peut être réalisé
en augmentant le nombre de plateaux 14 et/ou en augmentant le
nombre de substrats semiconducteurs 16 par rangée et/ou en
augmentant le nombre de rangées par plateaux 14.
[0010] Toutefois, il peut être difficile d'augmenter le
nombre de substrats par rangée étant donné que la manipulation
des substrats semiconducteurs 16 pour les mettre en place sur
le plateau 14 et pour les retirer des plateaux 14 peut devenir
complexe sinon impossible dans la configuration horizontale
du dispositif 10. En effet, le chargement des substrats 26
n'est possible uniquement que du haut vers le bas et
perpendiculairement au plateau 14 disposé à l'horizontale. En
outre, l'augmentation du nombre de plateaux 14, et
l'augmentation du nombre de rangées par plateau 14 entraînent
une augmentation importante de la longueur de l'enceinte 12
et de l'occupation au sol du dispositif 10, ce qui n'est pas
souhaitable pour une utilisation à une échelle industrielle.
Résumé de l'invention
[0011] Un objet d'un mode de réalisation vise à pallier tout
ou partie des inconvénients des dispositifs de traitement
décrits précédemment.
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
4
[0012] Un objet d'un mode de réalisation est que l'occupation
au sol du dispositif de traitement soit réduite.
[0013] Un objet d'un mode de réalisation est que la capacité
du dispositif de traitement puisse être augmentée.
[0014] Un mode de réalisation prévoit un support pour
substrats semiconducteurs comprenant un ensemble de plateaux
sur lesquels reposent les substrats semiconducteurs, chaque
plateau étant en un matériau conducteur électriquement et
ayant au moins une face sensiblement verticale ayant des
emplacements agencés selon au moins deux rangées orientées
horizontalement et deux colonnes orientées verticalement,
chaque emplacement recevant un substrat semiconducteur
orienté avec une inclinaison par rapport à une direction
verticale variant de 1 à 10 , chaque plateau comprenant,
à chaque emplacement, un évidement ou une empreinte recouvert
par le substrat, les plateaux de chaque paire de plateaux se
faisant face étant séparés par des entretoises isolantes
électriquement.
[0015] Selon un mode de réalisation, ladite face de chaque
plateau a des emplacements agencés selon au moins trois
rangées orientées horizontalement et deux colonnes orientées
verticalement, chaque emplacement recevant un substrat
semiconducteur orienté avec une inclinaison par rapport à une
direction verticale variant de 1 à 10 .
[0016] Selon un mode de réalisation, ladite face de chaque
plateau a des emplacements agencés selon au moins cinq rangées
orientées horizontalement et deux colonnes orientées
verticalement, chaque emplacement recevant un substrat
semiconducteur orienté avec une inclinaison par rapport à une
direction verticale variant de 1 à 10 .
[0017] Selon un mode de réalisation, ladite face de chaque
plateau a des emplacements agencés selon cinq à dix rangées
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
orientées horizontalement et deux colonnes orientées
verticalement, chaque emplacement recevant un substrat
semiconducteur orienté avec une inclinaison par rapport à une
direction verticale variant de 1 à 10 .
[0018] Selon un mode de réalisation, le support comprend de
à 40 plateaux.
[0019] Selon un mode de réalisation, l'ensemble de plateaux
comprend des plateaux intérieurs pris en sandwich entre deux
plateaux extérieurs, chaque plateau intérieur ayant deux
faces parallèles sensiblement verticales ayant chacune des
emplacements agencés selon au moins deux rangées orientées
horizontalement et deux colonnes orientées verticalement,
chaque emplacement de chaque face recevant un substrat
semiconducteur orienté avec une inclinaison par rapport à une
direction verticale variant de 1 à 10 .
[0020] Selon un mode de réalisation, les deux plateaux
extérieurs comprennent chacun une seule face sensiblement
verticale ayant des emplacements agencés selon au moins deux
rangées orientées horizontalement et deux colonnes orientées
verticalement, chaque emplacement recevant un substrat
semiconducteur orienté avec une inclinaison par rapport à une
direction verticale variant de 1 à 10 .
[0021] Selon un mode de réalisation, chaque plateau intérieur
comprend, à chaque emplacement, un évidement traversant et
recouvert sur chacune des deux faces du plateau intérieur par
l'un des substrats.
[0022] Selon un mode de réalisation, chaque plateau extérieur
comprend, à chaque emplacement, une empreinte non traversante
dans ladite face du plateau extérieur et recouverte par le
substrat.
[0023] Selon un mode de réalisation, chaque plateau comprend
au moins une patte, le support comprenant au moins une
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
6
première tige conductrice électriquement et connectée aux
pattes de premiers plateaux dudit ensemble de plateaux et une
deuxième tige conductrice électriquement et connectée aux
pattes de deuxièmes plateaux dudit ensemble de plateaux, ledit
ensemble comprenant une alternance des premiers et deuxièmes
plateaux.
[0024] Selon un mode de réalisation, chaque plateau comprend,
pour chaque emplacement, des plots en saillie par rapport à
ladite face et qui sont en contact avec le substrat
semiconducteur présent audit emplacement.
[0025] Un mode de réalisation prévoit également un dispositif
de traitement de substrats semiconducteurs, le dispositif
comprenant une enceinte d'axe sensiblement vertical et au
moins un circuit d'apport d'un mélange gazeux dans l'enceinte,
le dispositif comprenant en outre, dans l'enceinte, au moins
un support des substrats semiconducteurs tel que défini
précédemment, le dispositif de traitement comprenant, en
outre, au moins un générateur radiofréquence d'une tension
alternative relié électriquement à plusieurs desdits plateaux.
[0026] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend
une pompe à vide reliée à l'enceinte.
[0027] Selon un mode de réalisation, l'enceinte est en acier
inoxydable.
[0028] Selon un mode de réalisation, le dispositif est
utilisé pour le traitement de substrats semiconducteurs
destinés à la fabrication de cellules photovoltaïques.
Brève description des dessins
[0029] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres,
seront exposés en détail dans la description suivante de modes
de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en
relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
7
[0030] la figure 1, décrite précédemment, représente, de
façon partielle et schématique, un exemple de dispositif de
traitement PECVD de substrats semiconducteurs ;
[0031] la figure 2, décrite précédemment, représente, de
façon partielle et schématique, un exemple de plateau muni de
substrats semiconducteurs du dispositif de traitement de la
figure 1 ;
[0032] la figure 3 est une vue de côté en coupe, partielle
et schématique, d'un mode de réalisation d'un dispositif de
traitement PECVD de substrats semiconducteurs ;
[0033] la figure 4 représente, de façon partielle et
schématique, un mode de réalisation d'un support de substrats
semiconducteurs du dispositif de traitement de la figure 3 ;
[0034] la figure 5 représente, de façon partielle et
schématique, un mode de réalisation d'un premier plateau muni
de substrats semiconducteurs du support de la figure 4, le
plateau comportant deux colonnes et six rangées ;
[0035] la figure 6 représente, de façon partielle et
schématique, un mode de réalisation d'un deuxième plateau
muni de substrats semiconducteurs du support de la figure 4 ;
[0036] la figure 7 est une vue de dessus en coupe, partielle
et schématique, du dispositif de traitement PECVD de substrats
semiconducteurs de la figure 3 avec un mode de réalisation du
support de substrats semiconducteurs ; et
[0037] la figure 8 est une figure analogue à la figure 7 avec
une variante du support de substrats semiconducteurs.
Description des modes de réalisation
[0038] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes
références dans les différentes figures. En particulier, les
éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux
différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
8
références et peuvent disposer de propriétés structurelles,
dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de
clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension
des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont
détaillés. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait
référence à des qualificatifs de position relative, tels que
les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur",
etc., il est fait référence à la direction verticale. Sauf
précision contraire, les expressions
"environ",
"approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de"
signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Sauf
précision contraire, les expressions
"environ",
"approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de",
lorsqu'elles sont associées à une direction, signifient à
près. En outre, on considère ici que les termes "isolant"
et "conducteur" signifient respectivement
"isolant
électriquement" et "conducteur électriquement".
[0039] La
figure 3 représente une vue de côté avec coupe,
partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un
dispositif 50 de traitement de pièces adapté à la mise en
oeuvre d'un procédé PECVD.
[0040] Le
dispositif 50 comprend une enceinte 52 étanche, par
exemple en acier inoxydable ou en quartz, orientée
verticalement, dans laquelle une pression réduite peut être
maintenue. Dans le cas où l'enceinte 52 est en acier
inoxydable, un traitement de la paroi interne de l'enceinte
52 peut être réalisé. Le cahier des charges à respecter en
termes de tenue mécanique et thermique peut, de façon
avantageuse, être moins contraignant lorsque l'enceinte 52
est en acier inoxydable par rapport au cas où l'enceinte 52
est en quartz. L'enceinte 52 peut avoir une forme sensiblement
cylindrique d'axe vertical. Le dispositif 50 comprend, en
outre, un support 54, également appelé nacelle, pour substrats
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
9
semiconducteurs 56. La nacelle 54 comprend une alternance de
plateaux intérieurs 58A et 58B en un matériau conducteur
électriquement. L'alternance de plateaux intérieurs 58A et
58B est prise en sandwich entre deux plateaux extérieurs 58C
et 58D. Chaque plateau 58A, 58B, 58C, 58D est en un matériau
conducteur, par exemple en graphite. Les plateaux de chaque
paire de plateaux adjacents 58A, 58B, 58C, et 58D, sont
séparés par des entretoises 60 en un matériau isolant
électriquement. Les entretoises 60 sont par exemple en
céramique.
[0041] La figure 4 est une vue de côté avec coupe, partielle
et schématique, d'un mode de réalisation de la nacelle 54.
Les figures 5 et 6 sont des vues de côté, partielles et
schématiques, respectivement des plateaux intérieurs 58A et
58B chargés de substrats semiconducteurs 56, les vues des
figures 5 et 6 étant selon une direction horizontale et
orthogonale à la direction de la vue de la figure 4. La figure
7 est une vue de dessus avec coupe, partielle et schématique,
du dispositif 50, et la figure 8 est une vue analogue à la
figure 7 d'une variante du dispositif 50. Les entretoises 60
ne sont pas représentées sur les figures 7 et 8.
[0042] Les plateaux 58A, 58B, 58C, 58D sont reliés rigidement
les uns aux autres. Selon un mode de réalisation, la nacelle
54 comprend des tiges 62 en un matériau isolant électriquement,
par exemple en céramique. Chaque plateau 58A, 58B, 58C, 58D
comprend des trous traversants 64 pour le passage des tiges
62. De façon analogue, chaque entretoise 60 comprend un trou
traversant 66 pour le passage d'une tige 62. Chaque tige 62
s'étend donc au travers des trous 64 et 66, en passant
alternativement au travers de l'un des plateaux 58A, 58B, 58C,
58D et de l'une des entretoises 60. Pour chaque tige 62, des
écrous 68, en un matériau isolant électriquement, par exemple
en céramique, vissés aux extrémités de la tige 62 maintiennent
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
en compression l'ensemble des plateaux 58A, 58B, 58C, 58D et
des entretoises 62. Selon un mode de réalisation, les tiges
62 sont sensiblement parallèles.
[0043] La nacelle 54 comprend un piédestal 70, en un matériau
isolant électriquement, sur lequel reposent les plateaux 58A,
58B, 58C, 58D. Selon un mode de réalisation, les plateaux
extérieurs 58C et 58D comprennent des pieds 72 venant au
contact du piédestal 70, les plateaux intérieurs 58A et 58B
ne venant pas au contact du piédestal 70. Le piédestal 70
peut comprendre des guides 74 adaptés à coopérer avec les
pieds 72 lors du placement des plateaux 58A, 58B, 58C, 58D
sur le piédestal 70.
[0044] Les plateaux intérieurs 58A sont reliés électriquement
entre eux et au plateau extérieur 58C. Les plateaux intérieurs
58B sont reliés électriquement entre eux et au plateau
extérieur 58D. Dans ce but, chaque plateau 58A, 58B, 58C, 58D
comprend au moins une patte 76 traversée par un trou 78. Sur
les figures 3 à 8, les plateaux 58A, 58B, 58C, 58D sont
représentés avec deux pattes 76, l'une en partie supérieure
du plateau et l'autre en partie inférieure du plateau. Comme
cela apparaît sur les figures 5 et 6, les plateaux 58A et 58B
ont sensiblement la même structure et diffèrent par la
position des pattes 76.
[0045] Selon un mode de réalisation, la nacelle 54 comprend
des premières tiges 80 en un matériau conducteur
électriquement, par exemple en graphite, passant par les trous
78 des plateaux intérieurs 58A et du plateau extérieur 58C
tout en étant au contact des plateaux intérieurs 58A et du
plateau extérieur 58C. Pour chaque première tige conductrice
80, des écrous 82, en un matériau conducteur électriquement,
par exemple en graphite, fixés aux extrémités de la tige 80
assurent le maintien de la tige 80. Selon un mode de
réalisation, la nacelle 54 comprend des deuxièmes tiges 84 en
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
11
un matériau conducteur électriquement, par exemple en
graphite, passant par les trous 78 des plateaux intérieurs
58B et du plateau extérieur 58D tout en étant au contact des
plateaux intérieurs 58B et du plateau extérieur 58D. Pour
chaque deuxième tige conductrice 84, des écrous 86, en un
matériau conducteur électriquement, par exemple en graphite,
fixés aux extrémités de la tige 84 assurent le maintien de la
tige 84. Selon un mode de réalisation, les premières et
deuxièmes tiges 80, 84 sont sensiblement parallèles.
[0046] Chaque plateau 58A, 58B, 58C, 58D comprend une plaque
sensiblement plane 90, orientée sensiblement verticalement,
d'où se projettent les pattes 76, et sur laquelle sont prévus
des emplacements destinés chacun à recevoir un substrat
semiconducteur 56. Chaque plateau intérieur 58A, 58B comprend
deux faces opposées, sensiblement verticales, chaque face du
plateau intérieur 58A, 58B comprenant des emplacements
destinés chacun à recevoir un substrat semiconducteur 56. La
face du substrat semiconducteur 56 destinée à être traitée
est celle orientée vers l'espace entre deux plateaux adjacents.
Chaque plateau extérieur 58C, 58D comprend des emplacements
destinés chacun à recevoir un substrat semiconducteur 56 sur
une seule face, sensiblement verticale, du plateau 58C, 58D
située en vis-à-vis de l'un des plateaux intérieurs 58A, 58B.
[0047] Les substrats semiconducteurs 56 sont disposés
sensiblement verticalement sur les plateaux 58A, 58B, 58C,
58D. Selon un mode de réalisation, les substrats 56 sont
installés verticalement sur les plateaux 58A, 58B, 58C, 58D
avec une légère inclinaison par rapport à la verticale
assurant leur stabilité par rapport à leur centre de gravité.
L'angle d'inclinaison par rapport à la verticale varie de 1
à 10 , de préférence de 2 à 6 selon la taille des
substrats 56. Sur chaque plateau 58A, 58B, 58C, 58D, les
substrats semiconducteurs 56 sont agencées en rangées et en
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
12
colonnes. Selon un mode de réalisation, chaque plateau 58A,
58B, 58C, 58D comprend des emplacements pour au moins une
colonne de substrats semiconducteurs 56, de préférence pour
deux colonnes de substrats semiconducteurs 56. Selon un mode
de réalisation, chaque plateau 58A, 58B, 58C, 58D comprend
des emplacements pour au moins deux rangées de substrats
semiconducteurs 56, de préférence pour au moins quatre rangées
de substrats semiconducteurs 56, plus préférentiellement au
moins huit rangées de substrats semiconducteurs 56. Le nombre
de plateaux 58A, 58B, 58C, 58D peut être compris entre 5 et
100, de préférence entre 10 et 40. En particulier, le nombre
de plateaux 58A, 58B, 58C, 58D dépend du diamètre de
l'enceinte 52 recevant la nacelle 54. Sur les figures 3, 4,
7, et 8, la nacelle 54 représentée comprend dix plateaux 58A,
58B, 58C, 58D, et chaque plateau intérieur 58A, 58B comprend
des emplacements pour deux rangées et deux colonnes de
substrats semiconducteurs 56 sur chaque face et chaque plateau
extérieur 58C, 58D comprend des emplacements pour deux rangées
et deux colonnes de substrats semiconducteurs 56. Sur les
figures 5 et 6, chaque plateau intérieur 58A et 58B représenté
comprend des emplacements pour deux colonnes et six rangées
de substrats semiconducteurs 56 sur chaque face. A titre
d'exemple, une nacelle de trente plateaux avec deux colonnes
et sept rangées chacun peut contenir 812 substrats
semiconducteurs. De façon générale, une augmentation du
diamètre de l'enceinte 52 peut permettre d'augmenter le nombre
de plateaux 58A, 58B de la nacelle 54 et une augmentation de
la hauteur de l'enceinte 52 peut permettre d'augmenter le
nombre de rangées de la nacelle 54.
[0048] Selon un mode de réalisation, chaque plateau 58A, 58B,
58C, 58D comprend, pour chaque emplacement, des plots ou
picots 92 destinés à venir en butée contre le substrat
semiconducteur 56. Au moins certains des plots 92 sont adaptés
à maintenir le substrat 56 plaqué contre le plateau 58A, 58B,
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
13
58C, 58D. Sur les figures 5 et 6, chaque plateau 58A, 58B,
58C, 58D comprend trois plots 92 pour chaque emplacement.
Chaque plot 92 peut avoir une forme conique ou tronconique se
projetant depuis la face de la plaque 90. Chaque plot 92 peut
se projeter en relief par rapport à la face de la plaque 90
sur une hauteur par exemple comprise entre 0,5 mm et 2 mm,
par exemple de l'ordre de 1 mm.
[0049] Selon un mode de réalisation, chaque plateau intérieur
58A, 58B comprend, pour chaque emplacement, un évidement ou
une empreinte 94 destiné à être recouvert par le substrat
semiconducteur 56. Le contour des évidements 94 est indiqué
en traits tiretés sur les figures 3, 4, 5 et 6. Les évidements
94 peuvent être traversants de préférence. Ceci permet
notamment, de façon avantageuse, de réduire le poids du
plateau, afin de réduire l'inertie thermique de la nacelle 54
ainsi que sa résistance électrique. Selon un mode de
réalisation, les plateaux extérieurs 58C, 58D ne comprennent
pas d'évidement traversant pour chaque emplacement, mais
peuvent comprendre, pour chaque emplacement, un évidement non
traversant, appelé également empreinte, destiné à être
recouvert par le substrat semiconducteur 56. Les dimensions
de chaque évidement 94 sont choisies de façon que, lorsque le
substrat semiconducteur 56 est en position sur le plateau
intérieur 58A, 58B, il recouvre sensiblement complètement
l'évidement sous-jacent et n'est en contact avec la plaque 90
que sur son pourtour.
[0050] Selon un mode de réalisation, l'écartement entre deux
plateaux adjacents 58A, 58B, 58C, 58D est sensiblement
constant, par exemple compris entre 10 mm et 20 mm, de
préférence entre 10 mm et 12 mm. L'épaisseur maximale de
chaque plateau 58A, 58B, 58C, 58D est comprise entre 1 mm et
mm, de préférence entre 2 mm et 5 mm, par exemple de
l'ordre de 5 mm. Chaque substrat semiconducteur 56 peut avoir
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
14
une épaisseur comprise entre 100 pm et 200 pm. Chaque substrat
56 peut, dans la vue de côté des figures 5 et 6, avoir une
forme sensiblement carrée, éventuellement à coins arrondis,
dont le côté est compris entre 100 mm et 220 mm. De façon
générale, chaque substrat 56 peut, dans la vue de côté des
figures 5 et 6, avoir une forme carrée ou sensiblement carrée
(connue généralement sous les expressions carré plein ou
pseudo-carré), rectangulaire ou circulaire.
[0051] Le dispositif 50 comprend des moyens, non représentés,
de déplacement de la nacelle 54, notamment pour l'introduire
dans l'enceinte 52 ou pour la sortir de l'enceinte 52. Les
moyens de déplacement peuvent comprendre un bras articulé.
L'enceinte 52 comprend une porte 96, par exemple située à la
base de l'enceinte 52, qui lorsqu'elle est ouverte permet
l'introduction ou le retrait de la nacelle 54 dans l'enceinte
52 (flèche 98 en figure 3). A titre de variante, la porte 96
peut être reliée à la nacelle 54 et peut refermer
hermétiquement l'enceinte 52 lorsque la nacelle 54 est
introduite dans l'enceinte 52.
[0052] Le dispositif 50 comprend des réservoirs 100 de gaz
précurseurs et éventuellement d'au moins un gaz neutre et
éventuellement un système de vaporisation et de régulation de
la vapeur pour fournir un gaz précurseur à partir d'un
réservoir d'un précurseur liquide. Les réservoirs 100 sont
reliés, notamment par l'intermédiaire de régulateurs de débit
massique, à un panneau de commande 102 adapté à réaliser un
mélange gazeux, contenant des gaz précurseurs et
éventuellement au moins un gaz neutre, qui dépend du
traitement à réaliser. Le panneau de commande 102 est relié
à l'enceinte 52 par une vanne 104 qui, lorsqu'elle est ouverte,
permet l'introduction du mélange gazeux dans l'enceinte 52
par une conduite d'apport 106. A titre de variante, certains
gaz ou liquides en phase vapeur peuvent être éventuellement
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
régulés et introduits dans l'enceinte indépendamment d'un
mélangeur.
[0053] Le dispositif 50 comprend une pompe à vide 108 reliée
à l'enceinte 52 par une ou plusieurs vannes 110. A titre
d'exemple, une seule vanne 110 est représentée en figure 3
qui, lorsqu'elle est ouverte, permet le pompage du mélange
gazeux présent dans l'enceinte 52 par un canal de pompage 112.
Selon un mode de réalisation, le canal de pompage 112 est
situé au sommet de l'enceinte 52 et les raccordements entre
les circuits d'apport 100 et 102 et l'enceinte 52 sont situés
à la base de l'enceinte 52. A titre de variante, le canal de
pompage 112 peut être situé à la base de l'enceinte 52 et les
raccordements entre les circuits d'apport 100 et 102 et
l'enceinte 52 peuvent être situés au sommet de l'enceinte 52.
[0054] Le dispositif 50 comprend en outre au moins un élément
chauffant 114 entourant l'enceinte 52, par exemple des
résistances électriques, permettant de commander la
température des plateaux 58A, 58B, 58C, 58D et du mélange
gazeux dans l'enceinte 52. Selon un mode de réalisation, les
éléments chauffants 114 peuvent être commandés indépendamment
les uns des autres.
[0055] Le dispositif 50 comprend en outre au moins un
générateur 116 d'une tension alternative relié aux plateaux
58A, 58B, 58C, 58D. Les plateaux intérieurs 58A et le plateau
extérieur 58C sont connectés à une première borne du
générateur 116 de la tension alternative et les plateaux
intérieurs 58B et le plateau extérieur 58D sont connectés à
une deuxième borne du générateur 116. Deux plateaux 58A, 58B,
58C, 58D adjacents sont isolés électriquement l'un de l'autre
par les entretoises 60.
[0056] Le piédestal 70 peut comprendre une base 118 ayant une
face plane sur laquelle repose la nacelle 54 et des pieds 120,
correspondant, par exemple, à des tiges en céramique,
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
16
s'étendant depuis la base 118 et permettant la manipulation
du piédestal 70. A titre d'exemple, la nacelle 54 peut être
installée sur le piédestal 70, lequel est fixé à la porte 96
par le biais des pieds 120. La figure 7 représente un
piédestal 70 dont la base 118 a, en vue de dessus, une forme
complémentaire de la forme interne de l'enceinte 52, par
exemple en forme de disque. La figure 8 représente un
piédestal 70 dont la base 118 a, en vue de dessus, une forme
de rectangle. Cette version facilite l'installation de
systèmes 106 d'injection des gaz réactifs suivant la hauteur
de l'enceinte de dépôt.
[0057] Le fonctionnement du dispositif 50 va maintenant être
décrit dans le cas d'un procédé PECVD.
[0058] Selon un mode de réalisation, la nacelle 54 est montée
par assemblage des plateaux 58A, 58B, 58C, 58D et des
entretoises 60. La nacelle 54 peut être utilisée pour
plusieurs opérations de dépôt successives. Une opération de
maintenance de la nacelle 54 peut être prévue après plusieurs
opérations de dépôt et comprendre le démontage de la nacelle
54 et le nettoyage des plateaux 58A, 58B, 58C, 58D.
[0059] Selon un autre mode de réalisation, la nacelle 54 peut
être manipulée à l'aide d'un bras articulé qui assure son
déplacement vers et en dehors de l'enceinte. Dans cette
configuration la nacelle est utilisée pour un certain nombre
de dépôts avant d'être remplacée par une nouvelle nacelle
propre. Par conséquent, la nacelle usagée peut être nettoyée
en temps masqué et être prête à être réutilisée ultérieurement.
[0060] Les substrats semiconducteurs 56 sont mis en place sur
les plateaux 58A, 58B, 58C, 58D. Selon un mode de réalisation,
la mise en place des substrats 56 sur les plateaux 58A, 58B,
58C, 58D est réalisée en utilisant un robot muni d'un
préhenseur, par exemple un préhenseur à effet Bernoulli. Les
dimensions du préhenseur sont adaptées de façon à permettre
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
17
l'insertion du préhenseur muni d'un substrat 56 ou de
plusieurs substrats 56 dans l'espace présent entre deux
plateaux 58A, 58B, 58C, 58D adjacents. Un préhenseur multiple
permet de charger une face de plateau sur une rangée et une
colonne puis passer à la seconde face du plateau de la même
rangée et colonne. La même opération est effectuée sur les
autres rangées. Le chargement de la seconde colonne se fait
soit en tournant de 180 la nacelle au niveau du poste du
robot de chargement ou par le biais d'un second robot se
trouvant du côté opposé. Dans ce dernier cas, le chargement
des deux colonnes peut se faire simultanément au niveau de la
station de chargement des substrats.
[0061] La nacelle 54 chargée avec les substrats
semiconducteurs 56 est ensuite introduite dans l'enceinte 52.
[0062] En fonctionnement, le mélange gazeux est introduit
dans l'enceinte 52 par les conduites d'apport 106. Chaque
plateau 58A, 58B, 58C, 58D agit comme un conducteur thermique
et comme un élément de contact radiofréquence avec les
substrats semiconducteurs 56 qui reposent sur celui-ci. Les
plateaux 58A, 58B, 58C, 58D sont reliés au générateur 116 de
façon à former une alternance de cathodes et d'anodes et un
plasma est généré entre chaque paire de plateaux 58A, 58B,
58C, 58D adjacents. A titre d'exemple, la fréquence du plasma
commandé par le générateur 116 est comprise entre 40 kHz et
2,45 GHz, par exemple de l'ordre de 50 KHz. Selon un mode de
réalisation, le générateur 116 applique la tension
alternative aux plateaux 58A, 58B, 58C, 58D de façon pulsée,
c'est-à-dire en alternant de façon périodique une phase ton
d'application de la tension alternative et une phase toff
d'absence d'application de la tension alternative. La période
des pulsations peut varier entre 10 ms et 200 ms. Le rapport
cyclique des pulsations, c'est-à-dire le rapport entre la
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
18
durée de la phase ton et la période des pulsations peut être
d'environ 10 %.
[0063] Les éléments chauffants 114 peuvent être commandés
pour obtenir une température uniforme dans l'enceinte 52 ou
pour obtenir un gradient de température dans l'enceinte 52,
par exemple selon la direction verticale. Selon le traitement
réalisé, la température dans l'enceinte 52 peut être régulée
entre 200 C et 600 C.
[0064] Selon un mode de réalisation, chaque substrat 56 est
un substrat en silicium monocristallin ou polycristallin et
le dispositif 50 est utilisé pour le dépôt d'une couche mince,
par exemple une couche isolante électriquement, sur chaque
substrat 56. A titre de variante, le dispositif de traitement
peut être utilisé pour réaliser des opérations de gravure de
substrats semiconducteurs, notamment des opérations de
gravure plasma. La couche isolante peut être une couche de
nitrure de silicium (SiN.), d'oxyde de silicium (Si0.),
d'oxynitrure de silicium (SiO.Ny), de carbure de silicium
(SiC), de carbonitrure de silicium (SiCN), d'oxyde
d'aluminium (A10.), du verre de silicate de bore, du verre de
silicate de phosphore, ou du silicium amorphe dopé au bore ou
au phosphore ou intrinsèque. Les gaz introduits dans
l'enceinte 52 peuvent être choisis dans le groupe comprenant
le silane (SiH4), l'ammoniac (NH3), le triméthylaluminium
(TMA), le protoxyde d'azote (N20), le trifluorure d'azote
(NF3), le méthane (CH4), le trichlorure de bore (BC13), du
dioxygène (02), l'azote (N2), l'argon (Ar), le diborane (B2H6),
la phosphine (PH3), le triméthylborate (TMB), le
triméthylphosphate (TMP), et le triéthylorthosilicate (TEOS).
L'épaisseur de la couche déposée peut être comprise entre
nm et 150 nm, de préférence entre 10 nm et 100 nm, par
exemple de l'ordre de 40 nm.
CA 03195714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
19
[0065] La pompe à vide 108 est mise en marche de façon à
maintenir une pression dans l'enceinte 52 comprise entre 67 Pa
(environ 0,5 Torr) et 667 Pa (environ 5 Torr). Selon un mode
de réalisation, la pompe à vide 108 peut fonctionner en
continu. Une vanne d'isolement, prévue entre la pompe à vide
108 et le canal de pompage 112, permet d'interrompre le
pompage réalisé par la pompe à vide et une vanne de régulation,
prévue entre la pompe à vide 108 et le canal de pompage 112,
permet de commander la pression dans l'enceinte 52 selon le
débit de pompage.
[0066] Les gaz précurseurs vont se décomposer pour former un
dépôt d'une couche mince sur la face exposée des substrats
56.
[0067] A la fin du traitement, la nacelle 54 est retirée de
l'enceinte 52 et les substrats 56 traités sont retirés de
chaque plateau 58A, 58B, 58C, 58D.
[0068] De façon avantageuse, la distance entre deux plateaux
58A, 58B, 58C, 58D adjacents de la nacelle 54 est sensiblement
constante. La conception de la nacelle 54 est alors simplifiée
et la mise en place des substrats semiconducteurs 56 sur les
plateaux 58A, 58B, 58C, 58D, par exemple de façon automatisée,
est également simplifiée.
[0069] Les évidements 94 permettent la libre circulation de
l'air sous le substrat 56, ce qui est favorable au bon
fonctionnement d'un préhenseur à effet Bernoulli notamment
lorsque le substrat 56 est retiré du plateau 58A, 58B, 58C,
58D et évite le risque d'une adhésion du substrat 56 sur le
plateau 58A, 58B, 58C, 58D qui pourrait résulter d'un contact
direct de surface trop importante entre le substrat 56 et le
plateau 58A, 58B, 58C, 58D.
[0070] Le dispositif 50 présente de façon avantageuse une
occupation au sol réduite. En outre, une augmentation de la
CA 031714 2023-03-17
WO 2022/063689 PCT/EP2021/075571
capacité de traitement du dispositif 50 peut être réalisée en
augmentant le nombre de rangées par plateaux 58A, 58B, 58C,
58D, et donc avantageusement sans entraîner de changement
dans l'occupation au sol du dispositif 50. La hauteur de la
nacelle est limitée par la hauteur au plafond après ouverture
du dispositif 50. La hauteur au plafond des lignes de
production de cellules photovoltaïque est généralement fixée
à environ 4 mètres.
[0071] Divers modes de réalisation et variantes ont été
décrits. La personne du métier comprendra que certaines
caractéristiques de ces divers modes de réalisation et
variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes
apparaîtront à la personne du métier. En particulier, bien
que des exemples de traitement de dépôt de couches minces
aient été décrits, le dispositif de traitement peut être
utilisé pour réaliser des opérations de gravure de substrats
semiconducteurs ou de couches minces à base de silicium,
notamment des opérations de gravure plasma.
[0072] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de
réalisation et variantes décrits est à la portée de la
personne du métier à partir des indications fonctionnelles
données ci-dessus.
