Brevet FR2010435A1 — publié le 19700213

L'invention est relative au secteur technique du travail des matières plastiques, plus précisément des produits stratifiés et concerne plus particulièrement un procédé permettant de réaliser, par incision, un dessin dans une plaque stratifiée utilisée par exemple pour la fabri-5 cation de photomasques et dont une des couches extérieures est une pellicule de matériau synthétique, procédé suivant lequel à l'aide d'un outil tranchant, on réalise par incision des contours déterminés dans ladite pellicule pour enlever ensuite la partie de pellicule, située à l'extérieur ou à l'intérieur de ces contours. Un tel procédé 10 est connu et utilisé par exemple pour la fabrication de dessins utilisés pour la fabrication de photomasques. Suivant le procédé connu, on utilise une couche stratifiée dont une des couches forme une base transparente en matériau synthétique, sur laquelle est fixée une autre couche qui est également une pelli-15 cule de matériau synthétique, ce dernier étant moins transparent, voire même opaque. A l'aide d'un ciseau tranchant dont la surface de coupe occupe pendant l'emploi du ciseau une position inclinée par rapport à la pellicule, on réalise suivant ce procédé un contour déterminé dans cette pellicule, après quoi le matériau constituant la pellicule 20 à l'intérieur ou à l'extérieur dudit contour est enlevé, de sorte que l'on obtient ainsi une surface de forme déterminée contrastant avec celle du matériau resté en place. Le procédé connu a l'inconvénient de se prêter exclusivement à la réalisation de figures ou de dessins géométriques simples que 25 forment par exemple des lignes droites ou des cercles, la réalisation de ces cercles nécessitant même l'emploi d'un outillage spécial. Ceci résulte du fait que le ciseau connu coupe seulement dans une direction, ce qui évidemment limite la possibilité de son emploi. L'emploi de ce ciseau connu ne permet donc pas la réalisation d'une incision de forme 30 quelconque et de qualité convenable en Un seul mouvement de coupe ininterrompu. Dans le cas ou l'on veut former par exemple une ligne coudée, il est donc nécessaire d'amener le ciseau suivant la direction du premier tronçon de la ligne coudée, alors qu'à l'atteinte du coude dans la ligne, le ciseau doit à nouveau être soulevé et enlevé par 35 rapport à la pellicule, et placé de nouveau dans le direction voulue par rapport au tronçon de ligne se raccordant au coude ; c'est seulement après cette opération que le ciseau peut de inuveau être inis es contact avec la pellicule pour y tracer le deuxième tronçon de ligne. Afin de rendre pratiquement possible la manipulation qui en résulte en ce qui 69 18693 2 2010435 concerne l'emploi de l'oiitiî utilisé, on s'efforce à ce que lors de l'élaboration pratique du dessin à réaliser, les lignes de contour de ce dernier s'étendent de préférence seulement dans deux directions principales, entre lesquelles existe par exemple un angle de 30° \ la 3 personne qui élabore par exemple un photomasque â réaliser en pratique doit donc tenir compte de certaines restrictions gênantes. Le but de l'invention est de fâurnir un procédé offrant la possibilité de réaliser, au coura d'un seul mouvement de coupe ininterrompu, une ligne de forme quelconque, de sorte qu'il n'est plus né-10 cessaire de tenir compte des restrictions précitées. A cet effet, le procédé conforme à l'invention est remarquable en ce qu'au moins la partie tranchante appartenant à l'outil et traversant la pellicule présente une forme quasi entièrement symétrique par rapport à l'axe principal traversant le sommet de cette partie, et 15 que lors de la coupe, la pellicule est chauffée à l'aide d'une source extérieure au moins à l'endroit de l'incision ou. â proximité immédiate de celle-ci. On a constaté que la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention permet de réaliser.une configuration de lignes nette dans une pellicule de matériau synthétique , et cela malgré le fait que 20 celui-ci est ramolli dans une certaine mesure, et qu'en fait, l'on pourrait donc s'attendre â ce qu'un outil tranchant, agissant sur une telle pellicule légèrement ramollie, est incapable d'y réaliser une incision nette. Selon le procédé conforme à l'invention, on utilise donc un 2> outil dont la partie tranchante, contrairement â ce qui est le cas avec les ciseaux utilisés suivant le procédé connu, présente de préférence une forme à symétrie de rotation. Du fait que l'on chauffe en outre l'endroit où la pellicule doit être incisée, il s'avère possible d'obtenir uiie qualité de coupe convenable â l'aide d'un outil tran-30 chant susceptible d'être mû â travers la pellicule suivant une ligne de contour quelconque au cours d'un seul mouvement ininterrompu,. Le procédé conforme à 1'"invention, pour lequel ..la direction de la partie, tranchante de lroutil ne joue-plus aucun rôle.,. s'adapte parfaitement aux machines â dessiner4 commandées automatiquement. La 35 disposition de la partie tranchante doit alors être choisie de préférence telle que lors de la.coupe,.l'axe principal de la partie tranchante reste perpendiculaire au plan de la pellicule. On a constaté qu'en employant le procédé conforme à l'invention, la distance sntre deux lignes de contour voisines â inciser peut 40 être, choisie particulièrement réduite sur une longueur raisonnable, 69 18693 3 2010435 cette distance étant par exemple 0,2 mm; dans le cas où l'on utilise le ciseau selon le procédé connu, ' une distance aussi faible peut à peine être réalisée de façon reproductible. On a pu constater également que des résultats particulière-5 ment convenables peuvent être obtenus dans la coupe lorsque la partie tranchante elle-même est chauffée et transmet de la chaleur au matériau de la pellicule du fait que ladite partie est en contact avec la pellicule. La température à laquelle' la partie tranchante doit être portée pour donner lieu â des qualités de cpupe optimales, dépend évidemment 10 aussi du matériau de la pellicule utilisée, et doit être déterminée empiriquement pour chaque cas. A titre d'exemple : cette température atteint environ 170°C pour les matériaux en pellicules disponibles dans le commerce sous le nom "Stabilene" et "Studnite", utilisés souvent pour la fabrication de photomasques. 15 La partie tranchante de l'outil peut être chauffée élec triquement. Au besoin, l'augmentation de température peut être réalisée également à l'aide de la chaleur libérée du fait que la partie tranchante est par exemple soumise à des vibrations ultrasonores. Bien qu'en fait la partie tranchante traversant la pellicule 20 puisse être constituée par tout autre matériau résistant dans une certaine mesure à des températures élevées, il est préférable que, pour le procédé conforme à l'invention, le matériau de coupe soit du diamant. On a constaté que par rapport aux matériaux de pellicules habituellement utilisées pour la fabrication de photomasques, le diamant présente une 25 résistance convenable aux agents chimiques. L'invention concerne également un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé conforme â l'invention. Suivant un mode de réalisation de ce dispositif comportant un plateau par rapport auquel peut se déplacer un outil tranchant disposé dans un' support pouvant 30 éventuellement être commandé par rapport au plateau, ce support comporte un pied pouvant glisser sur la surface du plateau et présentant une ouverture centrale à travers laquelle fait saillie, sur une distance réglable en direction axiale, la partie tranchante de l'outil pour 1'échauffement de laquelle le dispositif comporte des moyens ad hoc. 35 La description suivante en regard des dessins annexés, le tout donné â titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressor-tent tant du texte que des figures des dessins faisant, bien entendu, partie de l'invention. 40 Les figures 1 et 2 s'ont des perspectives illustrant le BAD OR'r"M*'. 69 18693 4 2010435 procédé connu permettant de réaliser une configuration de masque dans une plaque stratifiée. La fig. 3 est une coupe longitudinale de l'outil tranchant utilisé suivant le procédé conforme à l'invention. 5 La fig. 4 est une coupe schématique d'une partie dlun appareil à dessiner, commandé automatiquement et équipé de l'outil tranchant de la fig. 3. Lors de la fabrication de photomasques, on utilise habituellement une plaque flexible stratifiée en matériau synthétique qui, 10 comme le montre la fig. 1, a la forme d'une pellicule dé matériau synthétique (1) servant de base transparente flexible sur laquelle est fixée une autre pellicule de matériau synthétique (3) formant une couche moins transparente, voir même opaque. Pour ce genre de matériaux, on peut utiliser des matériaux stratifiés usuels, par exemple ceux 15 disponibles dans le commerce sous le nom "Stabilene" et. "Studnite". Pour la fabrication d'un tel photomasque, on établit, à échelle agrandie, un dessin que l'on réduit ensuite par voie photographique. Ce dessin est tracé dans la pellicule supérieure (3) de la plaque stratifiée à l'aide d'un outil tranchant, par exemple un ciseau 20 (5)» Celui-ci présente un côté tranchant étroit, traverse la pellicule et y forme une gorge ou ligne de contour très étroite (7). Après qu'un certain nombre de ces gorges aient été réalisées dans la pellicule et y forment une configuration déterminée, on' enlève par rapport à la base (1) les parties de la pellicule (3) situées soit entre deux 25 incisions voisines, soit à l'extérieur de celle-ci, de sorte qu'on obtient une surface qui contraste avec la surface encore munie de sa pellicule. Sur la fig. 1, on a formé ainsi la piste (9). Sur la fig. 2, on voit la façon dont on peut utiliser une petite pince (11), destinée à détacher de la pellicule (1) les parties de la pellicule (3) décou-30 . pées entre les lignes de contour, opération par laquelle apparaissent les parties transparentes (13)» (15)» 07)« Egalement du fait que suivant ce procédé connu on utilisé un ciseau (5) dont le 'fonctionnement est fortement tributaire de la direction suivant laquelle il est utilisé, la personne élaborant le dessin prend soin pour qu'en principe 35 celui-ci présente uniquement des lignes de contour orthogonales. La partie tranchante du ciseau utilisé (5) doit être éloignée de la pellicule pour chacune des lignes à inciser, puis'placée dans la direction voulue en ce qui concerne le tronçon de ligne suivant pour effectuer seulement1ensuite l'incision correspondante. En effet, 40 l'efficacité de la coupe de la partie tranchante du ciseau-(5) dépend BAD ORIGINAL 69 18693 5 2010435 fortement de la direction suivant laquelle cette partie est utilisée. Pour le procédé conforme à l'invention, on utilisé un outil tranchant de forme légèrement différente. Sur la fig. 3, on voit que cet outil comporte un support (19) dont l'extrémité inférieure fait 5 . office de pied de guidage (21). Dans ce support (19) peut être ajustée axialement une broche (29) à l'aide d'une vis d'arrêt (23), une tige (25) et une vis d'arrêt (27), la tige (25) coopérant avec une surface en-hélice (30» formée sur une "bague (33)» Cette broche (19) est solidaire d'un organe céramique tubulaire (35) portant une partie conique 10 (37) en cuivre, â laquelle est soudée une partie tranchante (39) en diamant. L'axe principal de cette partie (39) est perpendiculaire au plan de la pellicule (3) et a une forme telle qu'une section, perpendiculaire au plan de la pellicule et traversant la partie (39) près de sa pointe, présente une forme pratiquement à symétrie de rotation. 15 Sur une distance réglée d'avance, la partie (39) traverse une ouverture (41) dans le pied (21) et parvient ainsi tout juste dans la pellicule inférieure (1). La partie coupante (39) de l'outil est en outre chauffée par une source extérieure. A cet effet, la partie (37) comporte une 20 tige (43) contenant l'élément chauffant (45) qui à l'aide des conducteurs (47) et (49) est relié électriquement aux fiches (5"0 et (53) connectées à une source de tension non représentée. Lorsque la pointe de la partie (39) est portée à une température judicieusement choisie, on obtient ainsi un outil tranchant dont le fonctionnement est dans 25 une large mesure insensible à la direction de coupe par rapport à la pellicule en matériau synthétique devant être incisée. La température donnant lieu dans la coupe à des résultats optimaux dépend principalement du genre de matériau de la pellicule utilisée et doit être déterminée empiriquement. Pour les matériaux examinés pour la présente 30 invention, disponibles dans le commerce sous le nom "Stabilene" et "Studnitë" et souvent utilisés comme matériaux des pellicules devant former des photomasques, ladite température atteignait environ 170°C. Lorsque 1*outil tranchant chauffé, décrit ci-dessus et placé perpendiculairement au plan de la feuille (3), est tiré à travers 35 la matière de celle-ci, on constate que la direction, suivant laquelle la partie tranchante (39) est utilisée, n'influence pas le résultat de la coupe, de sorte qu'il devient possible d'entailler une ligne de contour en un seul mouvement ininterrompu, l'allure de cette ligne pouvant en outre être très accidentée. La personne élaborant les confi-40 gurations est donc plus libre en ce qui concerne la forme de celles-ci^ 69.18693 6 2010435 étant donné que dès maintenant, 1^ dessin peut présenter d-.es lignes autres qu'orthogonales entre elles. Par des pointillés, la fig. 2 illustre un exemple d'un dessin, -d'ailleurs imaginaire, pouvant être réalisé de. manière simple par la mise-en oeuvre du. procédé conforme 5 â l'invention»- La fig. .4 montre schématiquement une partie d'un appareil à dessiner à commande numérique, cet appareil étant équipé de l'outil tranchant décrit ci-dessus, indiqué maintenant par (.55) •' Cet outil (55) est solidaire de 1'extrémité d'un axe (57) qui en deux endroits est 10 couplé à des membranes (59) et. (61) dont la périphérie repose sur un boîtier (63). Ce dernier est solidaire d'un bras (65). d'un appareil à dessiner; dans un plan qui est parallèle au plan de la pellicule (3), ce bras (65) peut, de façon non indiquée, être déplacé conformément â un programme, La fixation du boîtier (63) dans le bras (65) a lieu à 15 l'aide d'une bague d'arrêt (67) et des vis de blocage (69) e"t (?"0« L'axe (57) porte également une bague de. réglage (75) fixée par une vis (73), bague dont est rendue solidaire une lame élastique (77) & l'aide de vis (79). Cette-lame (77) repose .librement sur la face supérieure d'un disque excentrique (83), fixée sur un axe rotatif (81). Cet axe 20 (81) peut tourner dans un chariot (85) portant le bras (65). "E-n faisant tourner l'axe (81), on peut régler en hauteur l'outil tranchant (55) par rapport â la pellicule (j). Pour le reste, tous les moyens de réglage- sont disposés l'un par rapport â l'autre de façon qu'en cas dsem-ploi normal de l'appareil â dessiner, l'outil tranchant (55) repose, 25- sous une certaine charge, sur la face supérieure de la pellicule (j) â découper, de sorte qu'il est possible, en particulier lorsque la base sur laquelle repose la pellicule n'est pas parfaitement plane, de mouvoir le pied (21) légèrement vers le haut et vers le bas sans que varie considérablement la force exercée par ce pied (21) sur-la,pellicule. 30 Comme cela.a été indiqué ci-dessus, la partie tranchante (59) de l'outil peut être, chauffée électriquement.. Il va .de .soi que le chauffage peut être réalisé autrementa .Cn.a pu constater.que 1'accroissement de température peut provenir par exemple, de. la chaleur .produite par des., vibrations ultrasonores, effectuées sur ladite partie (39). BAD ORIGINAL 69 18693 7 2010435 REVEHBICATIONS : 1» Procédé permettant de réaliser, par incision, un dessin dans une plaque stratifiée utilisée par exemple pour la fabrication de photo-masques et dont une- -, des couches extérieures est une pellicule de ma-5 tériau synthétique, procédé suivant lequel à l'aide d'un outil tranchant, on réalise par incision des contours déterminés dans ladite pellicule pour enlever ensuite la partie de pellicule, située à l'extérieur ou à l'intérieur de ces contours, caractérisé en ce qu'au moins la partie tranchante appartenant à l'outil et traversant la pellicule présente une 10 forme quasi entièrement symétrique par rapport à l'axe principal traversant le sommet de cette partie, et que lors de la coupe, la pellicule est chauffée à l'aide d'une source extérieure au moins à l'endroit de l'incision ou à proximité immédiate de celle-ci. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que lors de 15 la coupe,l'axe principal de la partie tranchante est dirigé quasi perpendiculairement au plan de la pellicule. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pellicule est chauffée du fait que l'on chauffe la partie tranchante traversant la pellicule. 20 4. Procédé selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que la partie tranchante est chauffée électriquement. 5. Procédé selon la revendication 1,2 ou 3," caractérisé en ce que la partie tranchante est chauffée à lîaide dé la chaleur produite par des vibrations ultrasonores, exercées' sur cette partie. 25 6. Procédé selon une des revendications précédentes,caractérisé en ce que la partie tranchante traversant la pellicule est en diamant. 7. Plaque stratifiée en matériau synthétique, dans laquelle on éta blit un dessin par la mise en oeuvre du "procédé suivant une des revendications précédentes. 30 8. Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 et comportant un plateau par rapport auquel peut se déplacer un outil tranchant disposé dans un support pouvant éventuellement être commandé par rapport au plateau,dispositif caractérisé en ce que le support comporte un pied pouvant glisser sur la surface du plateau et pré-35 sentant une ouverture centrale à travers laquelle fait saillie,sur une distance réglable en direction axiale,"la partie tranchante de l'outil pour l'échauffement de laquelle le dispositif comporte des moyens ad hoc. 9. Dispositif selon la revendication 8,caractérisé en ce que l'ou til tranchant est solidaire d'un axe pouvant être déplacé axialement dans un boîtier entourant cet axe qui en deux endroits de sa longueur est fixé 41 à des membranes qui par leur périphérie sont associées au boîtier.