FR2464009A1 - Dispositif de pulverisation comportant une alimentation en courant a plusieurs reseaux - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF POUR FOURNIR UNE PUISSANCE A UN PLASMA DANS UNE MACHINE DE PULVERISATION AU MOYEN D'UNE ENERGIE A UNE FREQUENCE PREDETERMINEE DANS LA GAMME DU MEGAHERTZ, AVEC UNE ELECTRODE FORMANT CIBLE D'UNE SURFACE IMPORTANTE ET UN ENVIRONNEMENT METALLIQUE A LA MASSE, LA CAPACITE PARASITE DE LA CIBLE VERS L'ENVIRONNEMENT ETANT SUPERIEURE A 200PICOFARADS ET LA CHARGE DE PLASMA A UNE RESISTANCE EN PARALLELE AVEC LA CAPACITE PARASITE QUI EST SENSIBLEMENT SUPERIEURE A LA REACTANCE CAPACITIVE DE CETTE CAPACITE PARASITE. SELON L'INVENTION, ON PREVOIT UNE SOURCE DE PUISSANCE 15 DE L'ORDRE DU MEGAHERTZ AYANT UNE IMPEDANCE RELATIVEMENT FAIBLE, UNE CIBLE 11 POUVANT FONCTIONNER EN TANT QUE CATHODE ET UN SUBSTRAT SUPPORTANT UNE ANODE 13 SENSIBLEMENT A LA MASSE, UN RESEAU DE CHARGE ENTRE LA SOURCE ET L'ELECTRODE COMPRENANT UN CIRCUIT RESONNANT EN PARALLELE 19, UN CONDENSATEUR VARIABLE D'ACCORD 27, UN CONDENSATEUR DE BLOCAGE EN COURANT CONTINU 33; LE RAPPORT QQL DU CIRCUIT RESONNANT EST SENSIBLEMENT SUPERIEUR A L'UNITE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU DEPOT DIRECT DE COMPOSES.

Description

1i 2464009 La présente invention concerne un réseau de transmission de

puissance, et plus particulièrement, un réseau de transmission de puissance pour la transmission d'une énergie à haute fréquence d'une source à une électrode, dans une machine de pulvérisation. Les machines de pulvérisation et leur utilisation pour former des pellicules minces de matériau sont maintenant bien connuesdans la pratique. De telles machines comprennent habituellement une ou plusieurs électrodes étudiées et agencées pour servir de cathodes ou cibles et une ou plusieurs

électrodes étudiées et agencées pour servir d'anodes.

L'énergie électrique employée pour exciter ou attaquer la machine est normalement reliée aux cibles tandis que les anodes sont maintenues à la masse ou à un potentiel qui en

est proche.

L'utilisation d'une énergie à haute fréquence, disons à radio fréquence, pour exciter ou attaquer les cibles est également bien connue; ce type d'énergie étant nécessaire pour obtenir un dépôt par pulvérisation avec certains types de matériaux des cibles et certains types de matériaux des substrats. L'énergie à haute fréquence est habituellement

comprise entre 1 MHz et 40 MHz. Afin d'obtenir une trans-

mission maximum de puissance de l'énergie de la source aux cibles, il est de pratique courante de transmettre l'énergie

à travers un réseau comprenant un circuit L-C résonnant.

Un type de réseau de transmission de puissance qui a été employé dans le passé, comporte une bobine et un condensateur connectés en résonance en série et reliés entre la source et la cible. On a réalisé une performance généralement satisfaisante avec ce réseau, en l'utilisant avec des cibles relativement petites ayant environ 10 centimètres carrés et présentant des capacités parasites vers la masse, pas supérieures à environ 100 picofarads, excitées typiquement à 13,56 MHz et à des niveaux de puissance nécessaires pour

obtenir un taux souhaité de pulvérisation.

L'un des problèmes posés par ce type de réseau est qu'ilnepermetpas d'obtenir une transmission très efficace de puissance en l'utilisant avec une électrode plus grande présentant une capacité parasite vers la masse de l'ordre

de 200 picofarads ou plus.

Ce problème d'une capacité relativement élevée est encore accru dans une condition d'électrode difficile à attaquer, par la diminution de la quantité de composante inductrice (par exemple bobine et autre) que l'on peut

utiliser, dans la pratique, pour produire la résonance.

Cette dimension diminuée et la nature de la composante inductrice limitent de façon sévère la façon dont elle est

nécessairement reliée à la source, l'électrode de pulvérisa-

tion (cible) et le condensateur d'accord.

Un autre problème important posé par ce type de réseau de transmission de puissance, est qu'il ne peut produire une distribution de champ équipotentiel autour de l'électrode pulvérisée si l'électrode est relativement grande c'est-à-dire qu'elle a des dimensions de l'ordre de 10 cm

sur 80 cm, ou plus.

Cela est dé partiellement à la petite dimension et à la forme de l'inducteur qui sert à limiter la position et la connexion de la bobine sous forme d'une inductance en bloc par rapport à l'électrode pulvérisante. De plus, un déséquilibre est produit par la valeur d'inductance relativement linéaire distribuée dans le corps de l'électrode pulvérisée quand elle est-d'une configuration relativement grande, et en particulier qu'elle a la forme d'une électrode

pulvérisée allongée.

La nécessité de transférer ou transmettre des quantités importantes de puissance a pour raison que le dispositif particulier selon l'invention est destiné à pulvériser de grandes surfaces du substrat de la surface d'une d'uecible qui a une aire également bien plus importante qu'habituellement. Comme la puissance utile du dispositif de pulvérisation est investie dans le plasma, plus grande est l'aire du plasma, plus grande est l'aire de la cible

et plus grande est la puissance requise pour la source.

La présente invention concerne également principa-

lement la pulvérisation de matériaux isolants dans des techniques de pulvérisation directe, c'est-à-dire o la pulvérisation est effectuée à haute fréquence en utilisant

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des cibles formées du composé complet qui doit être pulvé-

risé. Dans une telle pulvérisation, la différence de pression de vapeur entre les différents éléments formant le composé et le maintien de la stoechiométrie dans le dépôt sur le substrat sont assurés par le type approprié du gaz ou des

gaz de fond.

Ces dernières années, la technique de la pulvérisa-

tion de matériaux non conducteurs s'est étendue jusqu'à un point o les demandes concernant le circuit fournissant la puissance au dispositif sont devenues importantes et de plus, assez inhabituelles. Les méthodes et circuits traditionnels qui ont été révélés dans l'art antérieur ne sont plus pratiques, et par conséquent ne peuvent permettre une production commerciale de matériaux pulvérisés avec de bons rendements. Afin de pulvériser des surfaces

importantes du substrat à une vitesse relativement élevée, -

on doit utiliser de grandes cibles et de grandes anodes pour porter le substrat, le plasma est donc également assez important. Des changements radicaux se produisent dans un tel dispositif en comparaison avec les dispositifs de laboratoire à faible débit, o une pulvérisation en discontinu était effectuée sur des pièces du substrat ayant sensiblement moins de 50 cm2 de surface. Pour les surfaces importantes de plasma, ce qui est plus important encore, les phénomènes électriques qui se produisént dans la chambre de pression sont totalement différents de ceux se produisant

dans les petites chambres et dans les conditions connues.

Le problème principal qui se pose provient du fait que la puissance disponible est perdue de façon non souhaitable vers la capacité shuntant le plasma plutôt que d'être absorbée par le plasma dans une configuration du type comprenant de grandes électrodes. cela sera décrit en détail ciaprès. C'est uniquement la puissance dans le plasma qui

est utile.

Dans une pulvérisation envisagée par la présente

invention, la chambre dans laquelle se produit la pulvérisa-

tion est formée totalement ou de façon importante en métal, et dans des buts pratiques et de sécurité, ses parois sont à la masse. La cible ou les cibles (et il y en a normalement un certain nombre) sont montées sur les parois internes de la chambre par des moyens et raccords isolants appropriés, requis pour offrir le support mécanique nécessaire et permettre en même temps d'appliquer une puissance à haute fréquence aux cibles. Elles doivent également être amovibles parce qu'elles se consomment lentement, et sont souvent

piquées et craquées et doivent être remplacées.

Plusieurs des différents types de phénomènesrendant difficile le pompage de puissance dans la charge utile aux fréquences du mégahertz, sont mentionnés ci-après. La charge utile se compose du plasma pulvérisant qui se produit entre les cibles et les anodes ou l'anode. Etant donné le fait que la puissance est prise par des trajets parasites et analogues, seul un faible pourcentage de la puissance produite aux fréquences du mégahertz, qui est appliquée au dispositif de pulvérisation par un circuit traditionnel de transfert de puissance et d'adaptation, est utilisé

pour produire le plasma.

La présente invention concerne une structure généralement adaptée au transfert efficace de puissance pratiquement dans toute sorte de dispositifs de pulvérisation, étudié pour enduire de grandes surfaces de substrat à partir de cibles de grande. surface

Afin de suivre la description de l'invention, il

est essentiel de comprendre et d'apprécier le concept du facteur Q ou facteur de qualité d'un composant ou d'un circuit formé de parties électriques.fl estégalmentessentIL de comprendre la différence-entre le facteur statique Q et le facteur dynamique ou chargé Q qui sera désigné ci-après

par QL.

Initialement, on peut généralement comprendre que le facteur Q est 'un rapport de la capacité de stockage

d'énergie d'un composant ou circuit et de sa perte d'énergie.

Le facteur Q statique ou non chargé doit normalement être aussi élevé que possible. Dans le cas des inducteurs, cela est obtenu en utilisant des matériaux produisant aussi peu de résistance que possible, par exemple en utilisant

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des tubes de très forte conductivité. Dans le cas des bobines des inducteurs selon l'invention que l'on décrira, certaines d'entre elles sont enroulées à partir d'un tube

en cuivre ayant plus de 8 mm de diamètreet plaqué d'argent.

Les condensateurs doivent avoir la perte la plus faible possible, et dans le cas des condensateurs utilisés dans les circuits de l'invention, ce sont des types diélectriques SOUS vide, les condensateurs variables étant réglés par

arbres mécaniques traversant des joints sous vide.

Une bobine typique à utiliser avec un circuit accordé selon l'invention ayant quatre spires d'un tube en cuivre de 13 mm de diamètre en une hélice d'environ 15 cm de long et 15 cm de diamètre, est pourvue de prises en des emplacements appropriés vers l'intérieur de ses extrémités et est accordée à la résonance par un condensateur sous vide calibré à 20. 000 volts, ayant une capacité qui peut être réglée de 12 à 100 picofarads. Une telle bobine

aura un facteur statique Q de plusieurs centaines ou plus.

Le facteur Q dynamique ou chargé est totalement différent, à cause du courant en circulation. Dans le cas de circuits résonnantstels que ceux de l'invention, QL est généralement déterminé par la relation entre le courant en circulation dans le circuit et le courant à fournir par la source à l'entrée du circuit. Un QL élevé indique un fort courant en circulation ou une forte impédance et cela

n'est pas suhaitable pour un transfert maximum de puissance.

Il faut atteindre un compromis entre le QL dynamique et le Q statique. Le Q statique doit *tre aussi élevé que possible

et le QL doit être assez faible.

Dans des circuits accordés du type concerné par l'invention, il est couramment accepté qu'un transfert efficace de puissance est atteint quand le QL du circuit accordé est de préférence inférieur à 15. La gamme qui est habituellement satisfaisante est comprise entre 3 et 12

bien que cette limite supérieure-ne soit pas préférée.

Cette gamme offre une bonne stabilité pour l'accord, car la réponse est plus large qu'avec des valeurs supérieures de QL. Les valeurs supérieures de QL augmentent l'impédance 24640e9 du circuit et augmentent le courant en circulation. Par ailleurs, pour la transmission et la réception d'une information, l'effet d'élargissement d'un QL faible n'est pas souhaitable, parce que cela diminue la capacité d'un circuit donné à rejeter les signaux non voulus. Comme on le décrira ci-après, la présente invention est adaptée de façon idéale à un dispositif à plusieurs cibles, tandis que le circuit traditionnel devient pire dans ce cas. Quand le nombre de cibles augmente et qu'elles

sont attaquées ou entraînées en parallèle, l'impédance dimi-

nue par un facteur qui est égal au nombre de cibles, l'effet réel étant une augmentation de la capacité. Si l'on suppose que la meilleure efficacité d'accouplement pour un circuit traditionnel ramifié décrit cidessus est de l'ordre de 74%, au moment o le nombre de cibles a augmenté à 12 (ce qui est typique pour le dispositif selon l'invention), l'efficacité aura baissé à environ 22%. Dans un tel cas, pour une puissance réelle de 1.800 watts par cible, le système traditionnel nécessiterait une source de 100.700

watts avec une perte résultante de l'ordre de 80.000 watts.

Par ailleurs, l'efficacité de la présente invention n'est pas matériellement affectée. Par un léger ajustement, le circuit selon l'invention continue à attaquer les douze cibles par une source d'une puissance appropriée, disons de l'ordre de 22 kW à une efficacité bien supérieure à 90%

et très peu de perte.

En conséquence, on prévoit un dispositif pour fournir efficacement une puissance à un plasma de décharge dans une machine de pulvérisation au moyen d'une énergie à haute fréquence, d'une fréquence prédéterminée dans la gamme des mégahertz, o il y a une configuration d'électrodes comportant un moyen formant cible ayant une aire relativement importante et des environnements métalliques qui sont à la masse, la capacité parasite du moyen formant cible vers les environnements étant supérieure à environ 200 picofarads, ainsi la charge de plasma a une résistance en parallèle avec la capacité parasite qui est sensiblement supérieure à la réactance capacitive de la capacité parasite, ce dispositif

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comprenant une source de puissance à haute fréquence de l'ordre du mégahertz ayant pne impédance relativement faible à sa sortie, du même ordre que la réactance capacitive de la capacité parasite, cette configuration comportant le moyen formant cible pouvant servir de moyen formant cathode et un moyen formant anode supportant le substrat sensiblement à la masse, avec, selon l'invention, un réseau de charge entre la source et la configuration d'électrodes, le réseau de charge comprenant un circuit, résonnant en parallèle comprenant un seul autotransformateur inducteur formé en

un tube conducteur, une première partie de l'auto-

transformateur comprenant au plus tout l'inducteur et étant reliée en parallèle à un condensateur variable d'accord

ayant une armature à la masse, une seconde partie de l'auto-

transformateur comprenant moins que tout l'inducteur et étant définie par une prise de sortie sur l'inducteur et le potentiel de la masse, un moyen comprenant un élément de blocage en courant continu et une ligne d'accouplement s'étendant de la prise de sortie au moyen formant cible, ainsi la capacité parasite est connectée en parallèle à la seconde partie de l'auto-transformateur, ce circuit résonnant en parallèle étant en résonance à la fréquence de la source, avec la réactance capacitive du condensateur d'accord et la capacité parasite équilibrant la réactance inductrice de la partie du transformateur qui participe au circuit résonnant en parallèle, une prise d'entrée sur l'inducteur, la source étant reliée à cette prise d'entrée, l'emplacement de la prise d'entrée par rapport à l'inducteur étant choisi pour produire une bonne adaptation d'impédance entre la source et le circuit résonnanten parallèle, l'emplacement de la prise de sortie étant choisi pour produire une bonne adaptation d'impédance pour le plasma de la machine de pulvérisation lors d'un fonctionnement à une tension pour effectuer une pulvérisation, et le rapport Q/QL du circuit résonnant étant sensiblement supérieur à l'unité afin d'obtenir un faible courant en circulation et un transfert très efficace de puissance, la réactance capacitive parasite

étant réalimentée par la réactance inductrice de l'inducteur.

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On prévoit de plus un dispositif dans lequel sont prévus deux réseaux supplémentaires ayant respectivement un inducteur et des condensateurs entre la source et la configuration d'électrodes,le réseau de charge suivant les deux autres, le premier réseau suivant la source étant un réseau de transfert d'impédance, le second réseau suivant

le réseau de transfert d'impédance étant un réseau intermé-

diaire, ce réseau intermédiaire ayant une borne de sortie à une certaine tension et impédance et une ligne d'accouplement s'étendant de la borne de sortie vers le moyen formant cathode afin que la tension à la borne de sortie du réseau intermédiaire soit appliquée à la ligne d'accouplement à l'impédance de la borne de sortie du réseau intermédiaire, au moins l'inducteur du second réseau étant un transformateur en plus de l'inducteur du réseau de charge, chaque réseau supplémentaire étant construit et agencé pour avoir un rapport de Q/QL, au moins de l'ordre de 10 à 100

pour produire un transfert suffisant de puissance en charge.

De plus, la présente invention concerne une méthode de transfert ou de transmission de puissance à haute ou radio fréquence dans la gamme des mégahertz vers une cible pulvérisante, qui est shuntée par une réactance capacitive parasite d'une source qui a une faible tension et une faible impédance, le plasma produit par la cible nécessitant qu'elle soit excitée à une tension sensiblement supérieure à celle de la source et à une impédance sensiblement supérieure à celle de la source ou de la réactance en shunt, cette méthode comprenant les étapes d'élever la tension et l'impédance de la source en stades résonnants,jusqu'à la bonne impédance et la bonne tension pour le fonctionnement de la cible, sans considérer la présence de la réactance en shunt, de mettre en résonance un circuit accordé à cette fréquence avec la réactance capacitive pour la résonance fournie par la réactance en shunt, et à coupler la tension et l'impédance élevées et le circuit accordé à la cible tout en équilibrant la réactance en shunt avec la réactance

inductrice du circuit accordé.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: -.la figure 1 est une vue en élévation avant, partiellement sous forme schématique et partiellement en coupe, d'un réseau de transfert de puissance construit selon l'invention et relié entre une source à haute fréquence et une cible d'une machine de pulvérisation; -la figure 2 est une vue en plan du mode de réalisation de la figure 1; - la figure 3 est un circuit équivalent du mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 1; - la figure 4 est une vue en plan, partiellement sous forme schématique et partiellement en coupe, d'un réseau de transfert de puissance construit selon l'invention et relié entre une source à haute fréquence et un certain nombre de cibles d'une machine de pulvérisation; - la figure 5 est un schéma-bloc simplifié avec une représentation symbolique du dispositif de pulvérisation illustrant la forme de basedu circuit selon l'invention, le dispositif de pulvérisation, dans ce cas, comprenant une cible ou cathode et une anode formant un seul champ de plasma; - la figure 6 est une vue semblable à celle de la figure 5, mais dans ce cas, il y a un certain nombre de champs de plasma et la forme du circuit comporte un certain nombre de combinaisons de réseaux intermédiaires et de charge, chaque combinaison alimentant un seul champ de plasma; - la figure 7 est un schéma de circuit électrique théorique tentant d'illustrer l'équivalent du circuit dynamique pour un champ de plasma excité à haute fréquence produit par le dispositif selon l'invention; - la figure 8 est un schéma plus détaillé, principalement sous forme de circuit traditionnel, d'un dispositif du type illustré sur la figure 6, pour alimenter le champ de plasma; - la figure 9 est un schéma semblable à celui de la figure 8, illustrant un mode de réalisation de l'invention appliqué à un dispositif o il y a au moins trois champs de plasma mais avec une seule anode et un substrat passant séquentiellement à travers tous les champs de plasma; la figure 10 est un schéma d'une forme modifiée de l'invention o la distance électrique et/ou physique des cibles par rapport aux réseaux intermédiaires d'accord n'est pas la même; et - la figure 11 est un schéma de circuit d'une forme modifiée de l'invention, alimentant un seul champ de plasma, le circuit étant semblable à une partie de la figure 8 mais illustrant deux variantes, l'une concernant la façon dont une polarisation peut être appliquée à l'anode de la configuration d'électrodesde pulvérisation et l'autre étant une variation de circuit pour recevoir une cible

d'une capacité relativement élevée..

En se référant maintenant aux dessins, et en particulier aux figures 1 et 2, on peut voir une cible 11 d'une machine de pulvérisation, une anode 13 d'une machine de pulvérisation qui est reliée à la masse, une source de puissance à haute fréquence 15 reliée à une extrémité à la masse, et un réseau de transfert ou de transmission de puissance pour transférer l'énergie de la source 15 à

l'électrode 11.

Le réseau de transfert ou de transmission de puissance comporte une section de ligne linéaire, ou inductance linéaire 19 pouvant avoir avantageusement la forme d'une certaine longueur d'un tube en cuivre de section transversale circulaire, mais pouvant avoir une forme de serpentin pour une électrode formant cible qui n'est pas aussi-longue et étroite que cela est indiqué. Une extrémité 21 de la section 19 est reliée, par un élément conducteur 22, à un blindage 23 de mise à la masse entourant l'électrode 11, et l'autre extrémité 25 de la section 19 est reliée par un élément conducteur 26 à une extrémité d'un condensateur 27, il dont l'autre extrémité est reliée par un élément conducteur 24 au blindage 23. La source 15 est reliée à la section linéaire 19 à la jonction 29 et la cible 11 est reliée à la section 19 à la Jonction 31 au moyen d'un condensateur de blocage en courant continu 33. Un voltmètre 35 peut être relié, au moyen d'une self 37, au conducteur 39, reliant le condensateur 33 à la cible 11 afin de mesurer la tension continue auto- redressée

apparaissant à la cible 11.

Quand le réseau est en résonance, les lignes de champ 41 du courant en circulation, comme on peut le voir sur la figure 2, entourent de très près la cible 11 et, ce

qui est très important, elles l'entourent symétriquement.

On comprendra, bien entendu, que le voltmètre 35 aide simplement à mesurer la tension continue et en tant que tel, il ne fait pas partie du réseau. De même, le condensateur de blocage ne doit pas nécessairement être relié entre la cible 11 et la section 19, mais il pourrait être aussi

efficacement relié entre lVanode 13 et la masse.

Le condensateur 33 a pour rble d'empêcher le courant continu autoredressé d'être mis en court-circuit vers la masse, et en tant que tel, il ne joue pas de rôle important dans la condition de résonance du circuit. Le condensateur 33 peut être éliminé et remplacé par une connexion directe si l'on ne s'attend pas à une production de courant continu dans la cible 11 vers l'anode 13. Tandis qu'une telle condition n'est pas typique de l'application du dispositif de pulvérisation pour laquelle le présent circuit est particulièrement destiné, le fait que la résonance soit obtenue sans le condensateur 33 indique l'indépendance sensible du circuit résonant par rapport à la présence du

condensateur 33.

Dans le circuit électrique équivalent du mode de réalisation de la figure 1 qui est représenté sur la figure 3, l'inductance lnéaire 19 est représentée par une série de bobines 43, 45 et 47. La cible 11 est représentée en relation avec le blindage de la masse 23, montrant la capacité

résiduelle et parasite importante 49 qui apparaît entre eux.

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De plus, une certaine capacité parasite moindre 51 se produit entre la cible 11 et l'anode 13 ou le substrat 53 si un substrat est monté sur l'anode. On peut voir que, en pratique

réelle, la capacité parasite 49 domine la capacité parasite 51.

Pour des cibles de grandes dimensions, cela peut étre de

l'ordre de 300 picofarade ou plus.

On donnera ci-après des valeurs et dimensions représentatives des composants du réseau de transfert de puissance 17, quand il est relié entre une source de puissance à haute fréquence opérant à 13,56 MHz et une électrode formant cible dont les dimensions sont de 12,5 cm sur 87 ce et dont la capacité parasite vers la masse est de l'ordre de 300 picofarads: Section de ligne linéaire 2,2 ce de diamètre, 115 cm de long Ajustement du condensateur accordable 75 pIF Condensateur de blocage:2F/5 kV, courant continu Distance entre la jonction 29

et l'extrémité 21 13,4 cm.

En se référant maintenant à la figure 4, elle représente deux cibles 61 et 63, deux anodes 65 et 67, qui sont reliées à la masse, et une source de puissance à

haute fréquence 69 qui est reliée aux cibles 61 et 63.

Le réseau de transfert de puissance comporte deux sections linéaires de ligne 73 et 74 semblables à la section 19, la section 73 étant agencée pour fournir de la puissance à la cible 61 et la section 74 étant agencée pour fournir

de la puissance à la cible 63.

Une extrémité 75 de la section linéaire 73 est reliée, au moyen d'un condensateur d'accord 77, à un

blindage 7;9 de mise à la masse entourant la cible 61.

L'autre extrémité 81 de la section 73 est reliée à la masse.

La cible 61 est reliée au moyen d'un condensateur de blocage en courant continu 83, à la section linéaire 73, à peu près

en un point médian 78 sur sa longueur totale.

Une extrémité 85 de la section de ligne linéaire 74 SpeaJeooTd ça soqeplpoooe sanaesuapuoo sep ss2e2I9? Buot op mo L'lll aluqmeT-p ep-Mo Z':(I'ú ) seJTe9uTl suoToeS Gú : %ueATns Tnb sanaleA sal 'speaeooTd 00ú op eapioil ap assie el sJBA esTseed f.Toedeo aun eunoeqo %uaueuesd Tnb %e 'mo 01 ans mo 06 op apiJoil ap sunoeqo %uos inaiSet ue %a insnguol ue suoTsuemTp se UOp suqoO pzo seqo upo oeTI xnep X a 0ú ZH-g 9g'ç %ueado aouanbgaj aeneq eouessTnd ep coinos eun eauSe qTIaJ %se IT puenb 'uoT; uaeuTT uolas eouessTnd - p %.ae;sue. op neas9j np suesodzoo sep seA Teuesuida suoTsuamTp %a sJnalBA a1moo '4jnbTpuT Inaed uo * selqT0 çz sesaeATp sel suep aSe2PuT e1.seied 91joedeo aun.esuadmoo inod no gaJqflTnbgspp uobe; aun,p salqTo xnsp sal janbeqe inod Ios aasTtI-n sael; nad uo 9a alqFo el ap 9%Toideo et Jaaldwoo V %uaeas sinalesuapuoo saD 17L aieuUtI uoToes el.a ú9 elqTo el aelue 9TFIa. se ú1 aevqTlTnbpp oZ nea. esuspuoo un %a úL aeTveUTf uoToes eTl a k9 ealqTo eT as.ue TeIai Ise a2evqTTTnbp ipg 1 inesesuspuoo un *ÀaiT.JeUt se.A no eTMopTaTj aouessTnd aun e %ueAasT saSeA no auepTouT eouesstnd aun %uemawspToedsaez uenbTpuT 1k1 a 0;o eansem ep sltaiedde sep ssepçaij uos Tnb seuaoq sap Lo0 G51 aouessTnd op aneadeo el *L '9 a , saUTepuTT suoToas set ans %ueaWATtoa0dSeJ 'az %a 601 suamaoeldme xne apTlaJ %se go0 uoT.ouo el *'o0 aouessTnd op anadeo unp ueJom ne gok uoT% -ouo et ' 9TTe. s0 69 eoinos el ep eTS9aoup,

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On obtient également une transformation de tension.

Dans un exemple, le réseau de transfert d'impédance se compose d'une série de circuits résonnantsen fl et dans un second exemple, il se compose d'un circuit résonnant en parallèle qui comporte une bobine et un condensateur, la bobine étant pourvue d'une prise en un point adapté pour

obtenir la tension souhaitée. La bobine sert d'auto-

transformateur pour élever la tension, Dans les deux cas, il y a une transformation d'impédance et l'accouplement de

sortie 30 est à une impédance bien plus élevée que l'accou-

plement d'entrée 26'. Cette valeur est typiquement de 1.250 ohms, c'est-àdire le carré du rapport de transformation

de tension.

Dans les deux cas, la tension à l'entrée du réseau de transfert d'impédance 24 est de l'ordre de 850 volts crête à crête tandis que la sortie est de 4.250 volts crête à crête. Cela se produit par un bon choix du condensateur et de la bobine et des prises choisies pour l'entrée et la sortie du réseau. Le QL du circuit pratique dans ce cas était de 6,25. Le Q statique du circuit était de l'ordre de 200 ou plus; par conséquent sensiblement plus élevé

que de 10 à 1 par rapport au QL.

Dans chaque cas, le réseau intermédiaire 28

comprend un transformateur élévateur qui est un auto-

transformateur et qui a pour but d'élever sensiblement la

tension à la sortie du réseau de transfert d'impédance 24.

Le circuit du réseau intermédiaire 28 est également un

circuit résonnanten parallèle et la prise sur le transforma-

teur est choisie pour produire une haute tension à l'accouplement 34. Elle est de 3.600 volts crête à crête à la sortie 34 avec une impédance abaissée, disons de l'ordre

de 1.000 ohms, en vue d'attaquer la cible 42 et son plasma.

Le réseau de charge qui a été indiqué dans la

description des figures 1 à 3, et qui comprend l'inducteur

linéaire 19 est l'équivalent électrique, à haute fréquence, dUne bobine et la prise le long de l'inducteur ne représente pas plus que l'équivalent de prises sur une bobine. Cela sera clairement compris par ceux qui sont compétents en la matière. Le composant de base de transfert de puissance selon l'invention comprend ce réseau de charge désigné en 32 sur les figures 5 à 11, et illustré avec une bobine comme 442-1 ou 442-2 remplaçant l'inducteur linéaire 19. Dans le cas du circuit de la figure 5, il n'y a que l'un de ces réseaux de charge 32 mais dans d'autres exemples de l'invention, il y a plusieurs de ces réseaux de charge, chacun produisant un transfert efficace de puissance vers

une seule cible.

On reconnaîtra également qu'en plus du réseau de charge 32 des figures 1 à 3, les circuits qui seront décrits ci-après comprennent des réseaux supplémentaires rendant le transfert de puissance encore plus efficace que l'utilisation d'un seul réseau. On notera également que dans

la description de l'invention, la source de haute fréquence

peut également être considérée comme la sortie du réseau

intermédiaire ou des réseaux à décrire.

Le réseau de charge 32 est un autre circuit résonnantcomprenant un autotransformateur, et il est relié à la cathode 42 au moyen d'un condensateur d'accouplement dans la ligne 38. La capacité parasite du dispositif 36 en combinaison avec le réseau de charge 32 sert à ramener l'impédance dans la ligne 38 à environ 500 ohms, la tension restant à 3. 600 volts crête à crête. Ce réseau élimine l'effet du bypass à faible impédance dans les électrodes de pulvérisation et permet ainsi à la sortie intermédiaire

d'être efficace.

Dans le réseau intermédiaire, il y a une condition de résonance qui produit une multiplication de la tension d'entrée en3O. Cette tension d'entrée de 4.250 est accrue

par un facteur qui est le QL du réseau intermédiaire 28.

Dans l'exemple pratique de l'invention, on a un QL pour le réseau intermédiaire qui est de l'ordre de 4,2, et l'extrémité à haute tension du transformateur dans ce circuit produit une tension qui est de 4.250 x 4,2 ou environ 18.000 volts crête à crête. Avec cette valeur pour la haute tension à une extrémité du transformateur, il est simple de prévoir une prise en un point adapté du transformateur, pour obtenir la tension de sortie, en 34, de 3.600 volts crête à crête, et c'est également la tension à la sortie

du réseau de charge.

Par suite, il y a un transfert totalement efficace de puissance car l'impédance de sortie en 38 correspond à l'impédance de charge effective qui est de l'ordre de 500 ohms et se produit à une tension qui donne les meilleures conditions du plasma, c'est-à-dire de l'ordre de 2.000 à

4.000 volts crête à crête.

Sur la figure 6 est illustré le schéma-bloc d'une forme modifiée de l'invention. Dans ce cas, le dispositif 60 comprend un dispositif de pulvérisation 36 qui comporte une seule anode 46 mais un certain nombre de cathodes ou cibles 42-1, 42-2,... 42-n, et on comprendra que tout nombre de

cibles peut être utilisé dans des limites pratiques.

La même source de courant 15, l'accouplement 26' et le réseau de transfert d'impédance 24 sont utilisés comme dans le cas du dispositif 20 de la figure 5. Il y a un réseau intermédiaire séparé pour chaque cible afin de simplifier l'accord et d'empêcher une interaction entre les cibles et leurs circuits de charge respectifs. Il y aura touJours une certaine interaction électrique, et l'accord doit être effectué de façon échelonnée pour arriver aux conditions optimales. Chaque réseau intermédiaire 28-1, 28-2, 28-n est construit sensiblement comme le réseau 28 de la figure 5 et accomplit les mêmes fonctions. De même, les réseaux de charge.32-1, 32-2,... 32-n ont les mêmes fonctions que ceux du circuit des figures 1 à 4 et la même

construction que le réseau 32 de la figure 5. Lea accouple-

ments 30-1, 30-2,... 30-n sont les mêmes que l'accouplement de la figure 5; les accouplements 34-1, 34-2,... 34-n sont les mêmes que l'accouplement 34 de la figure 5; les lignes 38-1, 38-2,... 38-n sont les mêmes que la ligne 38

de la figure 5.

Dans ce cas, chaque cathode a son plasma indépendant 52-1, 52-2,... 52-n, avec les espaces obscurs de Crookes en rapport 56-1, 56-2,... 56-n comme sur la figure 5.

On peut supposer qu'il y a un substrat commun passant au-

dessus ou se déplaçant au-delà de l'anode 46, qui est mis à la masse par des lignes 50 vers la masse 48 ou, des substrats indépendants peuvent recouvrir l'anode à proximité des champs respectifs de plasma. Il est évident que, comme le dispositif 36 est.destiné à avoir un débit important, il est préférable et pratique qu'une seule longueur du substrat se déplace continuellement sur l'anode 46 et soit

soumise en séquence aux champs de plasma.

Sur la figure 7 est illustré un schéma de circuit 62 qui est une tentative théorique pour représenter le circuit équivalent d'une configuration d'une cible comme la cible 42 en mode dynamique, c'est-à- dire lors d'une utilisation pour pulvériser un matériau et quand il y a un champ de plasma

entre les électrodes.

Une simple source à haute fréquence 64,estrepré-

sentée qui est imprimée sur. un circuit 66 qui comprend les capacités et résistances qui sont représentées. Elles sont comme suit: CD est la capacité distribuée d'entrée; CS est la capacité distribuée du blindage de la cible; CP est la capacité du plasma pulvérisant; CT est la capacité de la cible; CC est la capacité de l'espace sombre de Crookes; RT est l'impédance résistive de la cible; RL est la perte résistive; et

RP est la résistance du plasma.

Le circuit complexe est divisé en blocs par des lignes en pointillésqui représentent généralement la cathode ou cible 42, l'anode 46 et l'espace sombre 56, mais dans un sens dynamique, c'est-à-dire quand le dispositif 36 fonctionne

et qu'un champ de plasma existe entre les électrodes.

24640ê9

Dans des modes de réalisation pratiques comme le type de dispositif de pulvérisation concerné par l'invention, la capacité d'entrée CD est principalement due au moyen de connexion de la cible comme des raccords d'alimentation sous vide, les montages de la cible et analogues.

Avec des cibles pulvérisant un matériau semi-

conducteur ou-non conducteur, l'impédance RT est élevée et la réactance capacitive CT est très faible, et par conséquent dominante pour contribuer à l'impédance totale de la configuration parce qu'elle shunte l'impédance RT comme cela est indiqué sur la figure 7. Avec des cibles en métal ou autres cibles conductrices, l'impédance RT sera faible, étant pratiquement nulle, shuntant et annulant l'effet d'impédance réactive de la capacité CT de la cible. Dans des configurations pratiques de cibles pulvérisantes, un moyen formant blindage en métal entoure la cible pour empêcher une décharge luminescente de partout sauf de la surface active avant de la cible. Un tel moyen formant blindage sera espacé de quelques millimètres ou analogues de la cible, pour se trouver dans les confins de l'espace sombre de Crookes afin d'empêcher un redépôt, sur l'arrière et les côtés de la cible, du matériau retiré par pulvérisation la proximité de ce moyen formant blindage introduit une

capacité parasite considérable indiquée en CS.

L'espace sombre qui se produit dans l'espace entre la cible et l'anode produit une capacité CC d'espace sombre, mais comme il n'est pas tellement capacitif, il est illustré comme étant shunté par un petit trajet résistif RL appelé

perte résistive.

- Le plasma ou champ de plasma est en réalité une décharge luminescente qui se produit entre les deux électrodes et représente l'ionisation dugaz de fond. Cela peut être considéré comme une capacité CP shuntée par une résistance de décharge modérée RP. Cette dernière résistance RP est considérée comme contribuant de façon dominante à l'impédance de charge du système de puissance qui peut être fournie par la source 64. Le plasma apparait sous forme d'une résistance RL de l'ordre de 1.000 ohms et une capacité en parallèle CC de l'ordre de 20 à 50 picofarads entre la cathode 42 et

l'anode 46.

Sur la figure 7, on peut analyser les divers composants théoriques et apprécier ce qui se produit dans le dispositif de pulvérisation en conditions dynamiques. Par ce schéma, on peut facilement voir la raison pour

laquelle se pose le problème ci-dessus décrit.

Sur la figure 7 est également illustré un voltmètre 66 de courant continu de la cible, relié par une sonde appropriée 68, à travers un réseau de découplage à haute fréquence, au conducteur 38, et il permet la mesure de la tension continue négative entre la cible et la masse 48. La notera qu'il y a une composante en courant continu entre les électrodes par l'action de diode qui doit se produire dans une configuration de cette sorte, et avec la décharge

luminescente du plasma.

En se référant en ce point à la figure 8, on peut voir qu'elle se compose d'un schéma de circuit général avec des parties représentées schématiquement et par des symboles, d'un dispositif de pulvérisation 70 illustrant un agencement o il y a une chambre ou machine de pulvérisation 36 enfermée par un seul récipient 40, o se trouvent deux cibles 42-1 et 42-2 ainsi que deux anodes 46-1 et 46-2. L'agencement de base qui comporte la mise à la masse des anodes et la condition dynamique illustrée qui donne lieu au plasma et aux espaces sombres sont dérivés de cette vue en observant que les repères suivent le même système que celui utilisé

- pour les figures 5 et 6.

Dans ce cas, la source de puissance 15 opérant à des fréquences de l'ordre du magahertz, est reliée au réseau 24 de transfert d'impédance par un accouplement généralement désigné en 26' qui, dans ce cas, est illustré comme un cible coaxial 72 dont le blindage est à la masse en

48 et dont l'impédance interne est habituellement de 50 ohms.

Certains câbles de ce type ont des impédances quelque peu supérieures, disons de 73 ohms. L'inducteur 223 comprend un auto-transformateur formé du tube de grand diamètre précédemment mentionné, et il est relié aux bornes d'un condensateur variable 224, typiquement de 80 picofarads, au moyen duquel il est accordé pour résonnerà la fréquence

de la source. A la résonance, la bobine 223 agit comme une-

impédance élévatrice et un transformateur de tension. La borne supérieure 226 de l'inducteur 223 est le point de signal d'impédance élevée du réseau 24 opérant à une tension qui est sensiblement supérieure à celle de la source 15. La tension de la source de puissance est appliquée

au transformateur223 par la prise 222 en un point d'impédance.

pour s'adapter à l'impédance de la source. Typiquement, la tension est de l'ordre de 850 volts crête à crête en ce point 227. L'impédance au point 227 a également été élevée par le carré du rapport d'enroulement et cela peut

typiquement être de l'ordre de 1.250 ohms.

La ligne d'accouplement de sortie 30 est reliée, en 331, à deux ramifications 30-1 et 30-2 qui relient ainsi le réseau de transfert 24 à deux réseaux intermédiaires 28-1 et 28-2, respectivement. Ces réseaux sont sensiblement identiques et ils comprennent des circuits en résonance

formés d'un condensateur et d'un inducteur dans chaque cas.

Le circuit supérieur sur la figure 8 comprend le condensateur

variable 332-1 typiquement de 75 picofarads, et l'induc-

teur 334-1 ce dernier servant d'auto-transformateur, les composants ayant la construction générale précédemment décrite. L'inducteur 334-1 est pourvu d'une prise en 336-1,

et sa borne inférieure est mise à la masse en.48.

Le réseau intermédiaire inférieur 28-2 se compose

de même du condensateur variable 332-2 et de l'inducteur-

transformateur 334-2 ayant une prise en 336-2. Les deux réseaux 28-1 et 28-2 sont agencés pour rés ner à la fréquence de la source et sont respectivement reliés auiréseaucde charge 32-1 et 32-2 par les lignes d'accouplement 34-1 et 34-2. Ces réseaux 28-1 et 28-2 peuvent être considérés comme étant en résonance en série; par conséquent, on comprendra que la tension à la borne supérieure de chaque inducteur 334-1 et 334-2 sera sensiblement supérieure à la tension à la connexion 331. Ces tensions pour des circuits équilibrés seront les mêmes et seront en rapport avec le QL de chaque circuit. Cela a été précédemment expliqué et l'on a fait remarquer que les bornes supérieures des inducteurs 334-1 et 334-2 pouvaient être à des tensions de 18.000 volts crête à crête pour un QL de l'ordre de 4,2, avec une tension d'entrée de l'ordre de 4.250 volts crête à crête à la connexion 331. Avec les inducteurs ayant des prises en 336-1 et 336-2, respectivement, à 20%, la tension de sortie aux lignes d'accouplement 34-1 et 34-2 sera de l'ordre de 3.600 volts crête à crête et l'impédance sera de l'ordre

de 500 ohms.

Ces prises 336-1 et 336-2 sont choisies pour produire les tensions crête à crête nécessaires pour établir le potentiel correct à haute fréquence aux cibles 42-1 et 42-2. Les positions des prises 336-1 et 336-2 sont critiques et doivent par conséquent être choisies avec soin pendant le processus d'accord. Une fraction d'une spire, d'une façon ou de l'autre, par rapport à l'emplacement idéal, changera l'efficacité du transfert de puissance. De telles prises sont effectuées au moyen de cosses qui sont serrées à la main en place, sur le tube de grand diamètre formant

les inducteurs.

Le choix de la bonne prise a pour but d'obtenir la meilleure combinaison des valeurs de QL pour chaque réseau. On comprendra que tous les inducteurs seront faits d'un tube en cuivre relativement mince et de grand diamètre, et auront une valeur de Q bien supérieure à 175. Il y a si peu de perte dans toute partie du circuit qu'il n'est pas

nécessaire de refroidir les inducteurs à l'eau.

La position des prises 336-1 et 336-2 contrôlera la tension et l'impédance sur chaque ligne. Par exemple, si au lieu d'une position d'une prise à 20%, elle était à environ un tiers par rapport à l'extrémité à la masse, la tension serait de 6.000 volts crête à crête en ces points, au lieu de la valeur précédemment mentionnée, en supposant que la tension totale dans les inducteurs soit de 18.000 volts crête à crête. De même, il y aurait une impédance différente, dépendant du carré du rapport des spires aux points o

sont les prises.

On a mentionné que le réseau de charge 32 de la figure 5 n'était pas indépendant des conditions dans la chambre de pulvérisation, et cela est également vrai pour le circuit réel de la figure 8. L'impédance principale de la charge est une capacité sensiblement totale à la masse, shuntée par une résistance modérée dans des conditions

dynamiques de pulvérisation avec du plasma présent (figure 7).

Dans le circuit du dispositif de l'invention, la capacité de la cible 421 et ses trajets parasites sont forcés à tre

en résonance à la fréquence de source avec l'inducteur 442-1.

Le condensateur 443-1 est un condensateur d'équilibrage en résonance pour accorder le réseau de charge 32-1 pour la cible particulière. La construction des inducteurs 442-1 et 442-2 en grands tubesrend peu pratique la variation mécanique de leur inductance, bien que cela puisse être fait en cas

de nécessité.

La même construction est utilisée dans le réseau de charge 32-2, l'inducteur 442-2 et le condensateur variable 443-2 étant accordés sur la cible 42-2 et ses trajets parasites. La combinaison d'impédance choisie pour chaque cible 42-1 et 42-2 est ajustée par un choix approprié des prises 336-1 et 336-2, respectivement, qui ajustent

l'impédance sur les lignes 34-1 et 34-2.

On notera que chaque réseau intermédiaire 28-1 et 28-2 est relié, au moyen de condensateurs respectifs de blocage en courant continu 444-1 et 444-2, aux cathodes 42-1

et 42-2 par les lignes d'accouplement 38-1 et 38-2 respecti-

vement. Ces condensateurs peuvent avoir une capacité, respectivement, de l'ordre de 2 nanofarads, et n'affectent

pas le fonctionnement des circuits.

En examinant de façon détaillée les circuits des réseaux de charge 32-1 et 32-2, on trouve un aspect important de l'invention parce que c'est une caractéristique clé de l'efficacité du dispositif. Les inducteurs 442-1 et 442-2 sont respectivement pourvus de prises en leur. point central 445- 1 et 445-2, les points d'alimentation 441-1 et 441-2 étant connectés en ces points. L'inducteur, dans chaque cas, sert à s'opposer à l'effet de la capacité de la cible en produisant une réactance inductrice pour contrer la réactance capacitive de la cible. Cela ne peut être accompli que si la réactance capacitive effective nette de la cible combinée à la capacité d'accord de la cible est exactement égale à la réactance inductrice effective nette de l'inducteur. Ainsi, pour le réseau de charge 32-1, la réactance inductrice de la bobine 442-1 doit être égale à la réactance capacitive de la cible 42-1 et du condensateur d'accord 443- 1; pour le réseau de charge 32-1, la réactance inductrice de la bobine 442-2 doit être égale à la réactance capacitive de la cible 42-2 et du condensateur d'accord 443-2. Cela

est également vrai sur la figure 4.

En considérant le circuit du dispositif 70, on notera que leentrée à basse tension et à basse impédance à la prise 222 a été convertie en un signal de puissance à haute tension sur les lignes 38-1 et 38-2, permettant un transfert maximum de puissance à une charge qui a une faible impédance, shuntant l'impédance absorbant la puissance

modérée souhaitée.

Dans un système pratique utilisant l'invention, la tension d'entrée de la source 15 était de l'ordre de 400 volts en courant alternatif, formant 1. 128 volts crête à crête, tandis que la tension dans un certain nombre de cibles servies par le circuit était de 4.200 volts crête à

crête pour une puissance de la source de 3.200 watts.

Chaque cible développait ainsi environ 2.000 volts en courant continu et présentait une charge ayant une capacité parasite de l'ordre de 620 picofarads représentant une réactance capacitive de shunt de l'ordre de 15 ohms à la

fréquence de 13,56 MHz.

* Sur la figure 9 est illustré le dispositif 80, o il y a un certain nombre de cibles qui sont attaquées, et il y a un certain nombre de séries de réseaux en résonance pour produire la transformation de tension et d'impédance nécessaire pour transférer efficacement la

puissance à toutes les cibles. Dans ce-cas, il y a trois-

séries représentées, la source de puissance 15 et le réseau de transfert d'impédance 24 étant communs à chaque série, deux des séries étant destinées à attaquer les cibles 42-1 et 42-2 et la troisième étant illustrée pour désigner toute série destinée à attaquer un certain nombre de cibles respectives jusqu'au nombre n, cette cible étant désignée en 43n. Un dispositif de cette sorte a été construit et a fonctionné avec succès avec douze cibles attaquées par douze séries de réseaux résonnattsaccordés, dont la configuration totale ne s'écartait pas radicalement de celle illustrée sur la figure 9. La ligne 82 en traitsmixtes. est destinée à signifier que tout nombre de séries peut être

inclus dans le montage pour servir ce même nombre de cibles.

Les repères de la figure 9 sont constitués de façon qu'en considérant l'explication de la figure 8, il soit possible de suivre la construction de fonctionnement du dispositif 80, car il n'y a pratiquement pas de différence

sensible entre les circuits.

On notera que la prise 227 de la figure 9 est placée en une position -quelque peu différente de la prise 227 de la figure 8. Dans le cas de la figure 9, la prise 227 est plus proche de la masse 48 que sur la figure 8. Cela a pour raison que l'impédance de charge réfléchie par chaque configuration de cible et ses effets parasites influencent l'impédance au point d'alimentation 331. L'impédance est quelque peu abaissée par l'addition de chaque cible. Cet ajustement est obtenu par une expérimentation appropriée, de la compétence d'un ingénieur faisant fonctionner le

dispositif 80.

Une autre différence que l'on peut observer dans

ce dispositif 80 concerne la forme du dispositif de pulvéri-

sation. Le substrat qui a été décrit est plus particulièrement représenté en 84. Il est supposé être présent dans les autres exemples qui ont été décrits. Ici le substrat est une pièce de métal, résine synthétique ou matériau flexible analogue,

qui est interposée entre les cibles et l'anode commune 46.

Le plasma 52-1, 52-2,... 52-n, dans chaque cas, est directement sur le substrat ainsi le dépôt du matériau pulvérisé est formé sur le substrat 84 au lieu d'être fait sur l'anode 46. Dans ce dispositif 36, il y a un rouleau d'alimentation 86 en substrat et un rouleau d'enroulement 88 pour accumuler le substrat enduit, la chambre étant définie par le récipient 40. D'autres structures peuvent avoir ces éléments à l'extérieur, afin que le substrat entre et sorte sans devoir arrêter le fonctionnement au bout d'un certain

temps si l'alimentation est épuisée sur le rouleau 86.

On notera que dans les réseaux intermédiaires,

les condensateurs 332-1, 332-2,. -...332-n, peuvent être consi-

dérés comoe les condensateurs "d'attaque" et que les inducteurs 336-1, 336-2,... 336-n peuvent être considérés

comme les bobines intermédiaires.

Il se produit souvent que des cibles soient placées à différentesdistances physiques de leurs réseaux d'accord intermédiaires ce qui, aux fréquences de fonctionnement,

produit des conditions éLectriques différentes. Les emplace-

ments des cibles peuvent produire des phénomènes électriques différents à cause de la structure environnante et de la

structure à l'extérieur de la chambre de pulvérisation.

De même, l'inductance distribuée peut retarder les signaux à différentes quantités. Dans un tel cas, le dispositif 90 de la figure 10 est avantageux pour compenser les différences

électriques qui en résultent.

Sur la figure 10, la solution à ce problème est illustrée en utilisant une forme légèrement modifiée de l'invention. Dans le dispositif 10, une autre configuration des électrodes est également représentée. Dans ce cas, l'anode 46 a la forme d'un tambour rotatif mis à la masse par le conducteur 50. Les cibles 42-1 et 42-2 sont représentées ici comme étant enfermées dans des blindages 92 à la masse. Les surfaces exposées des cibles 42-1 et 42-2 font face à l'anode 46 et elles sont de configuration arquée, ainsi l'espace de plasma entre les cibles et l'anode est

uniforme. Le plasma résultant est indiqué en 52-1 et 52-2.

Aucun substrat n'est représenté, et on peut supposer qu'il y aura une pièce du matériau du substrat passant sur le

tambour pendant le processus de pulvérisation.

Le problème posé ici provient du fait que lés distancesélectriquesentre les points des prises 336-1 et sP%.Tel0os eajqTlTnbp1, Ie paoooBI jTue%. qo ainod xne2uUBAB 9t9A9a I.a9s 9e E-0 1e I-e ue euTqoq enbuqo ep puo$i np %,rmTxoad egagpsuT.sa eaqueil '6uamaeIAT.oedsea z-z? 1 e 1 -ZOsaneaonpuT sap sealueoxne %uaTos Z- 7.1 a 1ú t-g7j7 aTl.os ep sesTad sel enb uaTq 'eso eo suua sesT-d ap sna.nod %uos z-zE %a L-ZM sLnaonpuT sel 1uop uobej eI suBp epTos9 uoTIuUaIul op soeaoj seane Xne %jOddea jBd 06 uoQT1sTlI9a op apom np UOTWJeTaeA aine eul ÀZL IUTxUoo elqVo np jauuoXvi %ueAnod seal.Tseaud O xnuusTs set eaTnppg ep ealuLazed ep seSeuesA sel euespid uo znieaTuoo eeOD sae.TJopp 9%9 %uo Tnb uoTIueauTl ep sem-o seaine sel suep 1.UeSTxa selleo 1 senbTuapT %uos Tnb zzz ua agiluetI q. oddea.ed LZZ au.oq al suoç%puoo sap Tue;qop 'gZZ %a 5zz sanaionpuT sel oa0e uosTeuTqmoo ue SZ 6ZZ %a 'IZZ '9gzz selqBiueA snaesuapuoo sep ploooe uoq un jed 'aelqTssod %sa IT 'aoueuosaJ op uoT4TPUOO el 9uuop %UUe% mepueq% ue soeuuoo lúZ %e O Z U ue sqhuuosqj xneesgi xnep ap,uLoj %sa aouepgdwT&p.aesuel. ep nuesga el uoTI.uaauTI ep emajo; eeO suua 'seo suTeleo qu8ep ses2ueuee OZ suTeJaeo eluas9Jd Tnb iZ eouoppdmT-1p.a;sue& ep neesqa np emuoe eane eun %uauemeal29 ealuom O0 earnST mq * sdwmeq

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exposés derrière les cibles à l'extérieur de la chambre.

La figure 11 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation à utiliser dans le cas o la capacité de la cible est exceptionnellement élevée, par exemple de l'ordre de 800 picofarads ou plus. Une'certaine amélioration de l'efficacité de couplage peut être effectuée en augmentant l'impédance effective au réseau de charge 32. Contrairement aux autres formes de l'invention, la ligne 34 est reliée à l'inducteur 42 à sa borne de tension supérieure ou la plus

élevée, là o l'impédance est également la plus élevée.

L'inducteur 442 est pourvu d'une prise-en son point central 445, mais cette prise est reliée à la masse, le condensateur d'accord 443 étant relié uniquement à travers la moitié inférieure de la bobine 442. Dans ce cas, la capacité parasite de la cible et le condensateur d'accord 443 ne

sont connectés qu'à la moitié inférieure de la bobine 442.

Ainsi, la capacité parasite de la cible et le condensateur d'accord coopèrent de façon à permettre d'utiliser un plus grand nombre de spires de l'inducteur 442, pour augmenter ainsi son inductance et améliorer le rapport L/C et améliorer

généralement les valeurs des impédances de fonctionnement.

Cela décharge partiellement l'ffet de la capacité parasite de la cible 42 sur la bobine 442, permettant à la bobine d'avoir une inductance quelque peu supérieure à ce qui serait autrement possible. Le QL-est réduit en même temps que les courants en circulation, au bénéfice de la bobine.442 et de la bobine intermédiaire 334 également. Le dispositif 100 comporte également une structure pour permettre une polarisation de l'anode 46. Dans le système pratique 100, il y a une capacité parasite veisla masse associée à l'anode 46, cette capacité étant représentée par le condensateur 102 dans la ligne 50. La polarisation constitue une faible tension négative existant à l'anode-46, ainsi au lieu d'être maintenue à la masse comme dans le cas des autres formes du dispositif décrit, elle est maintenue

à quelques volts (10 à environ 100) en-dessous de la masse.-

On comprendra que, comme c'est une configuration de diode, si la cathode 42 est à une certaine tension négative en dessous de la masse, alors la masse est le potentiel le plus positif par rapport à la cathode dans l'ajustement particulier. Si l'anode est à quelques volts en dessous de

la masse, alors la masse est plus positive que l'anode.

En reliant un condensateur variable 104 dans une ligne 106, qui a une prise à la sortie de la source 15 en 108, avec la même tension qu'au point 222, on peut ajuster

la division de tension entre la cible 42 et l'anode 46.

Cela est déterminé par le rapport de la réactance capacitive des condensateurs 102 et 104 agissant comme des sections d'un diviseur de tension. De cette façon, il est possible d'ajuster la polarisation à partir d'une valeur proche de

zéro jusqu'à une valeur qui est assez proche de la tension-

au point 222 bien que cette dernière valeur ne soit pas

normalement utilisée pendant une pulvérisation.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans

le cadre des revendications qui suivent.

31 2464009

R E v E N D I'C A T I 0 N S 1.- Dispositif pour fournir efficacement-de la puissance au plasma de décharge dans une machine de pulvérisation au moyen d'une énergie à haute fréquence à une fréquence prédéterminée dans la gamme du mégahertz, du type o il y a une configuration d'électrodes comprenant un moyen formant cible ayant une aire relativement importante et un environnement métallique à la masse, la capacité parasite dudit moyen formant cible vers l'environnement étant supérieure à environ 200 picofarads, et la charge de plasma a une résistance en parallèle avec la capacité parasite qui est sensiblement supérieure à la réactance capacitive de ladite capacité parasite, ledit dispositif comprenant: A. une source de puissance à haute fréquence de l'ordre du mégahertz ayant une impédance relativement faible à sa sortie, du même ordre que la réactance capacitive de la capacité parasite, B. ladite configuration comportant ledit moyen formant cible pouvant fonctionner comme une cathode et un substrat supportant un moyen formant anode sensiblement à la masse, caractérisé par un réseau de charge entre la source et la configuration d'électrodes, ledit réseau comprenant: i. un circuit résonnant en parallèle comprenant un seul auto-transformateur inducteur formé d'un tube conducteur, ii. une première partie dudit auto- transformateur comportant au plus tout l'inducteur et étant connectée en parallèle à un condensateur variable d'accord dont une armature est à la masse, iii. une seconde partie dudit auto-transformateur comportant moins de tout l'inducteur et étant définie par une prise de sortie sur ledit inducteur et le potentiel de la masse, un moyen comportant un élément de blocage en courant continu et une ligne d'accouplement s'étendant de ladite prise de sortie audit moyen formant cible, ainsi ladite capacité parasite est appliquée en parallèle à la seconde partie dudit auto- transformateur,

iv. ledit circuit résonnanten parallèle étant.

en résonance à la fréquence de la source avec la réactance capacitive dudit condensateur d'accord et la capacité parasite équilibrant la réactance inductive de la partie dudit transformateur qui participe au circuit résonant en parallèle, C. une prise d'entrée sur ledit inducteur, ladite source étant couplée à ladite prise d'entrée, l'emplacement de ladite prise d'entrée par rapport audit-inducteur étant choisi pour former une bonne adaptation d'impédance entre ladite source et ledit circuit résonnanten parallèle, l'emplacement de la prise de sortie étant choisi pour produire une bonne adaptation d'impédance pour le plasma de la machine de pulvérisation fonctionnant à une tension pour une pulvérisation efficace, et D. le rapport Q/QL dudit circuit résonnant étant sensiblement supérieur à l'unité, afin de permettre une faible circulation de courant et un transfert très-efficace de puissance, la réactance capacitive parasite étant stimulée

par la réactance inductr oedudit inducteur.

2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie du transformateur précité comprend sensiblement tout l'inducteur, une extrémité dudit inducteur étant reliée à la masse, son autre extrémité étant reliée à la seconde armature du condensateur d'accord précité. 3.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie du transformateur précité

comporte sensiblement moins que tout l'inducteur précité.

4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les prises précitées d'entrée et de sortie sont espacées en tension et respectivement espEcées en tension des

extrémités de l'inducteur précité.

5.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les prises d'entrée et de sortie précitées sont communes. 6.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les connexions du transformateur précité sont telles que la capacité parasite et le condensateur d'accord

soient connectés à différentes parties de l'inducteur précité.

7.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la prise de sortie précitée est connectée à une extrémité de l'inducteur précité, la seconde armature du condensateur d'accord précité est connectée à la seconde extrémité dudit inducteur, le centre approximatif dudit inducteur est connecté à la masse et la prise d'entrée précitée est placée entre ledit centre approximatif et ladite

prise de sortie.

8.- Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 1,2 ou 3, caractérisé en ce que l'inducteur

précité est une section de ligne rectiligne.

9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la longueur effective de la section de ligne rectiligne précitée est au moins aussi longue que la

dimension longitudinale du moyen formant cible précité.

10.- Dispositif selon la revendication 1, du type o le moyen formant cible précité se compose de plusieurs cibles, caractérisé en ce qu'il y a plusieurs réseaux de charge entre la source précitée et chaque cible, avec autant de réseaux de charge que de cibles, chaque inducteur desdits réseaux de charge ayant une prise d'entrée et la source étant reliée à toutes lesdites prises d'entrée, chaque circuit résonnanten parallèle comprenant chaque inducteur, l'emplacement de chaque prise de sortie desdits réseaux de charge par rapport à l'inducteur respectif étant choisi pour produire la bonne adaptation d'impédance pour la cible servie par le circuit résonoentparticulier qui comporte ledit inducteur lors d'un fonctionnement à ladite tension, un faible courant de circulation étant produit dans chaque circuit résonnantavec la réactance capacitive parasite de chaque cible stimulée par la réactance inductrice du circuit

résonnant relié à ladite cible.

11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque inducteur précité se compose

d'une section de ligne rectiligne.

12.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour équilibrer les différences des paramètres électriques des cibles respectives. 13.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux réseaux supplémentaires sont

prévus, ayant respectivement un inducteur et des condensa-

teurs entre la source précitée et la configuration d'électro-

des précitée, le réseau de charge suivant les deux autres, ledit premier réseau suivant ladite source étant un réseau de transfert d'impédance, ledit second réseau suivant ledit réseau de transfert d'impédance étant un réseau intermédiaire, ledit réseau intermédiaire (a) ayant une borne de sortie à une certaine tension et une impédance et (b) une ligne d'accouplement s'étendant de ladite borne de sortie audit moyen formant cathode, de façon que la tension à ladite borne de sortie dudit réseau intermédiaire soit appliquée à ladite ligne d'accouplement à l'impédance de ladite borne de sortie dudit réseau intermédiaire,-au moins l'inducteur dudit second réseau étant un transformateur en plus de

l'inducteur dudit réseau de charge, chaque réseau supplémen-

taire étant construit et agencé pour avoir un rapport Q/QL au moins de l'ordre de 10, afin de produire un transfert

suffisant de. puissance en charge.

14.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le premier réseau supplémentaire précité élève la tension aux bornes de sortie -de la source précitée et augmente son impédance, le second réseau supplémentaire précité augmente sensiblement la tension et l'impédance aux bornes de sortie audit premier réseau et la borne de sortie du réseau intermédiaire précité qui n'est pas à la masse est à une tension sensiblement inférieure à la tension maximum dudit second réseau qui est requise pour le plasma et à une impédance qui est sensiblement adaptée à l'impédance du plasma,quelle que soit la réactance

capacitive en parallèle.

15.- Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que chaque

transformateur précité des réseaux précités est un auto-

transformateur. 16.- Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que l'inducteur

précité du réseau de transfert d'impédance précité est un autotransformateur 17.- Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que le réseau

de transfert d'impédance précité comprend au moins un circuit enil résonnant ayant un inducteur en série et des condensateurs variables en parallèle pour permettre l'accord

dudit réseau.

18.- Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un condensateur

de blocage en courant continu est prévu dans la ligne

d'accouplement précitée.

19.- Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que la ligne d'accouplement précitée s'étend directement de la borne de sortie du réseau intermédiaire précité jusqu'au condensateur de blocage en courant continu précité, le réseau de charge précité étant

relié à ladite borne de sortie dudit réseau intermédiaire.

20.- Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que la ligne d'accouplement précitée comporte une partie de l'inducteur du réseau de charge précité entre la borne de sortie du réseau intermédiaire précité et

le condensateur de blocage en courant continu précité.

21.- Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 13 ou 14,caractérisé en ce que l'inducteur

du réseau de charge précité est une bobine d'un tube conducteur et en ce qu'il a une prise qui est commune à la

borne de sortie du réseau intermédiaire précité.

22.- Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que la prise précitée est sensiblement

une prise centrale.

23.- Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que le moyen

formant cathode précité se compose d'un certain nombre de cathodes et en ce qu'il y a un certain nombre de séries de réseaux, chaque série étant reliée entre la source précitée et une cathode différente respective, chaque série ayant un réseau de transfert d'impédance en commun, ainsi un seul réseau de transfert d'impédance sert toutes

les séries.

24.- Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que le moyen formant anode précité se compose d'une seule anode, toutes les cathodes précitées étant disposées en relation de formation de plasma avec ladite anode, et chacune étant adaptée à former un plasma sensiblement indépendant, le moyen produisant le transport étant agencé pour déplacer le substrat précité de façon que toute surface donnée dudit substrat soit pulvérisée par tous les plasmas en séquence, lors de son passage au-delà

desdites cathodes.

25.- Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'anode précitée se compose d'un tambour cylindrique et rotatif, le moyen de transport précité servant à maintenir le substrat précité en engagement avec ledit tambour sur une partie circonférentielle sensible de la surface cylindrique dudit tambour, les cathodes précitées sont disposées dans l'aire définie par ladite partie circorrentielle et ledit substrat passe

au-delà desdites cathodes tandis que ledit tambour tourne.

26.- Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que la cathode

précitée et le moyen formant anode précité comprennent un certain nombre de configurations cathode-anode et en ce qu'il y a un certain nombre de séries de réseaux connectés à la source précitée et à des configurations respectives cathode-anode. 27.- Dispositif selon la revendication 26, caractérisé en ce que la distance électrique entre la source précitée et au moins deux des configurations précitées est différente et en ce que des moyens sont prévus, dans le circuit desdites séries, pour compenser cette différence, ainsi toutes les configurations seront excitées au même

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38 2464009

fréquence, la réactance capacitive pour la résonance étant fournie par ladite réactance en shunt, et C. coupler ladite tension élevée et ladite impédance élevée et ledit circuit accordé à ladite cible tout en équilibrant ladite réactance shunt à la réactance

inductrice dudit circuit accordé.