Brevet FR2042416A1 — publié le 19710212

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour l'alignement parallèle d'une plaquette semi conductrice par rapport à un masque disposé à une certaine distance au-dessus de celle-ci. Cet alignement a notamment pour but d'assurer la coïncidence de dessins rapportés sur le masque avec un dessin de la plaquette semi-conductrice, pour la préparation du procédé d'éclairage par contact. Dans la fabrication d'éléments de construction semi-conducteurs, comme par exemple dans les transis tors planaires ou les circuits intégrés à corps solides, la techno logie planaire liée à la technique des masques s'est plus particu lièrement imposée. Le dessin nécessaire sur la surfa ce de la plaquette semi-conductrice est fabriqué à l'aide de masques qui normalement sont appliqués avec une pression de contact sur la plaquette, en employant la lumière ultraviolette pour l'exposi- tion de la photolaque déposée sur la plaquette semi-conductrice. Comme masques, on emploie surtout des plaques de verre photographi ques qui contiennent dans leur émulsion le dessin nécessaire. Dans un procédé connu pour l'alignée ment parallèle d'une plaquette semi-conductrice avec un masque dis posé à une certaine distance au-dessus de celle-ci, la plaquette est placée contre le masque, fixée dans cette position parallèle et ensuite de nouveau abaissée parallèlement au masque de la distance nécessaire pour la manipulation. Dans cette position parallèle, le -dessin de la plaquette est réglé par rapport au dessin du masque et ensuite la plaquette est appliquée sur le masque pour l'exposition par contact. Pour la mise en oeuvre de ce pro cédé connu, on connais des dispositifs dits de réglage et d'exposi tion. Ces dispositifs comportent essentiellement un microscope, un dispositif d'exposition et un dispositif de montage pour un masque photographique et une monture disposée à la cardan pouvant recevoir une plaquette semi-conductrice, monture susceptible d'être déplacée vers le masque photographique -srtivast les coordonnées cartésiennes, et d'être immobilisée. Le mouvement vertical de la montu re par rapport au masque photographique peut être assuré marmelle- ment où méchaniquement. Dans la pratique, malgré une mani pulsation très soignée , les masques sont Si fortement rayés qu'après une moyenne de dix expositions ils doivent entre remplacés. La détérioration des masques photographiques, qui sont de grande valeur, se produit principalement lors du serrage de la plaquette semi-conductrice contre le masque pour obtenir l'alignement parallèle de la plaquette. Les mouvements relatifs se produisant entre la plaquette et le masque photographique conduisent à une usure importante de l'émulsion sur celui-ci. Par contre, lors de l'application répétée l'une contre l'autre des surfaces préalablement alignées parallèlement entre elles de la plaquette et du-masque photographique, au moment de ltexposition par contact, la détérioration du mas- que photographique est beaucoup plus faible, car il ne se produit alors plus de déplacements relatifs. Le but de l'invention est notamment de réduire l'usure des masques et, par conséquent , d'obtenir une plus longue durée de service de ces masques coûteux, en particulier dans le procédé d'exposition par contact de plaquettes semi-conduc- trices. A cet effet, l'invention concerne un procédé pour l'alignement parallèle d'une plaquette semi-conductrice avec un masque disposé à une certaine distance au-dessus de celle-ci, notamment dans le but de régler les dessins rapportés sur le masque sur le dessin associé à la plaquette semi-conductrice, pour la mise en oeuvre d'une exposition par contact, procédé caractérisé en ce qu'on établit le parallélisme entre la plaquette semiconductrice et le masque par l'alignement de la plaquette par rapport à un marbre constituant un plan de référence, la plaquette étant immobilisée dans la position parallèle et enfin le marbre étant é- changé contre le masque. Pour éviter une descente de la plaquette semi-conductrice après l'alignement parallèle par rapport au marbre, le masque photographique est amené au-dessus de la plaquette semi-conductrice alignée parallèlement à un niveau surélevé par rapport au marbre, de la hauteur nécessaire pour la manipulation. Par le procédé conforme à l'invention, la durée de vie des masques photographiques est très senbible- ment augmentée car, lors de l'alignement paralléle de la plaquette semi-conductrice par rapport au masque photographique, dans la pré- paration du procédé d'exposition par contact9 le masque photographi- que n'est plus andommagé. L'invention concerne également un disposition pour la mise en oeuvre du procédé ci-desus. Ce dispositif se compose de moyens connus de réglage et d'exposition, comme par exemple un d'exposition, microscope, un dispositif photographique avec un dispositif de montage pour un masque photographique et une monture disposée à la cardan pouvant entre déplacée vers le masque pouvant et être immobilisée, monture susceptible de recevoir au moins une plaquette semiconductrice. Pour épargner le masque photographique, le dispositif de montage est muni, suivant l'invention, d'un marbre qui se trouve dans un plan horisontal à cotê du masque photographique. La monture pour la plaquette semiconductrice est disposée pour permettre la mise en place successive du marbre -et du masque photographique0 Pour assurer cette mise en place avec précision et rapidité, le dispositif de montage se compose d'un chariot de masque et d'un chariot e marbre, reliés entre eux, et disposés de façon mobile au moyen de roulements à billes sur une table servant de support commun. Pour assurer une position d'arrêt exactement reproductible de chaque chariot au-dessus de la monture de la plaquette semi-conductrice, des évidements prismatiques correspondant à la distance des roulements à billes fixés à chacun des chariots sont prévus sur la table de part et a autre de la monture. De plus, à côté de la monture pour la plaquette semi-conductrice, sont disposés des supports d'appui munis Ce canaux, pouvant être reliés à une aspiration, qui permettent une fixation sure du marbrs ou du masque photographique dans leur position de travail. Pour éviter un abaissement répété de la conture de la plaquette semi-conductrice, après l'alignement paralléle au marbre, le marbre est muni d'une embase correspondant à la distance de manipulation, de sorte que le masque photographique se trouve placé directement à cette distance, au-dessus de la plaquette semi-conductrice. Un mode de réalisation de linven- tion e - représenté, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-jointe, dans lesquels s la figure 1 est une représenta- tion en perspective d'un dispositif de réglage et d'exposition, la figure 2 est une représenta- tion en perspective du dispositif de montage, la figure 3 représente en coupe le marbre en position de travail au-dessus de la monture de la plaquette semi-conductrice, la figure 4 représente un masque photographique en position de travail. Suivant le procédé le parallèlis- me entre une plaquette semi-conductrice 1 et un masque photographique 2 est établi par l'alignement de la plaquette semi-conductrice 1 par rapport à un marbre 3 constituant un plan de référence. La plaquette semi-conductrice, après l'alignement parallèle par rapport au marbre 3, est arrêtée dans cette position, et le masque photographique 2 est échangé contre le marbre 3. Le masque photographique 2 est alors amené directement, à un niveau surélevé par rapport au marbre 3 de la distance de manipulation as au-dessus de la plaquette semi-conductrice 1. Un dispositif connu de réglage et d'exposition est adapté pour une mise an oeuvre avantageuse du procédé. Le dispositif de réglage et d'exposition se compose essentiellement d'un microscope A et d'un disposition d'exposition 3 qui peuvent entre basculésalternativement au-dessus d'un dispositif de montage C pour le masque photographique 2. Dans le bottier désigné par D est logée une table dite croisée avec une monture 5 articulée à la eardan, mobile vers le masque photographique 1 et pouvant être immobilisée, cette monture étant destinée à la plaquette semi-conductrice. Le dispositif pour la mise en oeuvre avantageuse du procédé conforme à l'invention se compose du dispositif de montage C comportant un chariot de masque 11 et un chariot de marbre 12. Dans la description ci-après, ces deux chariots sont désignés par chariots 11, 12. Les chariots 11, 12 sont reliés entre eux par deux ressorts à lame 4. A l'aide de roulements à billes 6, les chariots 11, 12 sont montés de façon mobile sur une table 7 servant d'appui commun. Des deux côtés de la monture 5 destinée à la plaquette semi-conductrice 1, sont pratiqués, dans la table 7, des évidements prismatiques en proportion de la distance des roulements à billes 6 fixés sur chacun des chariots 11, 12. De plus, des deux côtés de la monture 5, sont disposés des supports d'appui 9 munis de canneaux pouvant être reliés à une aspirations Ces supports servent à la fixation du masque photographique 2 ou du marbre 3 au-dessus de la monture 5. Le marbre 3 présente une embase 10, par laquelle on obtient la distance de manipulation a par rapport au masque 23. Sur le chariot 11 sont prévues des vis de réglage 13, 14 qui servent à la fixation exacte des masques photographiques interchangeables 2. La table 7 est munie à peu près en son milieu d'une fenêtre 15 qui sert au passage de la monture 5 portant la plaquette semi-conductrice 1 vers le marbre 3 ou le masque photographique 2. Le mode de fonctionnement est le suivant ; Une plaquette semi-conductrice 1 est placée sur la monture 5 et y est fixée. Ensuite, par le déplacement du dispositif de montage C, le chariot 12 est amené en position de travail. En même temps, les roulements à billes 6 du chariot 12 s'enclenchent dans les évidements 8 et le marbre 3 vient s'appliquer sur les supports d'appui 9. Par l'action du dispositif d'aspiration, le marbre 3 est fixé dans cette position. L'alignement parallèle de la plaquette 1 se fait maintenant par le déplacement vers le haut de la monture 5 jusqu'à ce que la plaquette t vienne s'appliuer sur l'em- base 10 du marbre 3. Dans cette position, la monture 5 est immobilisée et le chariot 11 est échangé par déplacement contre le chariot 12 pour être ensuite immobilisé de la même façon. Comme le masque photographique 2 est directement placé à la distance de manipulation a au-dessus de la plaquette 9 alignée parallèlement, on peut commencer le réglage du dessin de la plaquette 1 par rapport au dessin du masque photographique 2. Quand le réglage est effectue, d'après le procédé connu d'exposition par contact, le dessin du masque photographique 2 est rapporté sur le disque semi-conducteur 1. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d' autres formés de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour l'alignement pas rallèle d'une plaquette semi-conductrice avec un masque disposé à une certaine distance au-dessus de celle-ci, notamment dans le but de régler les dessins rapportés sur le masque sur le dessin associé à la plaquette semi-conductrice, pour la mise en oeuvre d'une exposition par contact, procédé caractérisé en ce qu'on établit le paralllisme entre la plaquette semi-conductrice et le masque par l'alignement de la plaquette par rapport à un marbre constituant un plan de référence, la plaquette étant immobilisée dans la position parallèle et enfin le marbre étant échangé contre le masque. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le masque photographique est amené audessus de la plaquette semi-conductrice, alignée parallèlement, avec, par rapport au marbre un décalage en hauteur correspondant à la distance nécessaire pour la manipulation0 3.- Dispositif de réglage et d'exposition en particulier pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendicatioh 1, avec des moyens typiques pour de tels dispositifs, comme par exemple un microscope, un dispositif d'éclairage et d'exposition comportant un montage pour masque photographique ainsi qu'une monture articulée à la cardan pouvant être déplacée vers le masque photographique et pouvant être immobilisée, susceptible de recevoir au moins une plaquette semi-conductrice, dispositif caractérisé en ce que le montage pour le masque photographique compor- te un marbre qui se trouve dans un plan horizontal à côté du marque photographique et que ce montage, pour permettre la mise en place successive du marbre et du masque photographique, est prévu coulissant ou basculant au-dessus de la monture portant la plaquette semiconductrice. 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le montage se compose d'un chariot porte-masque et d'un chariot porte-marbre, reliés entre eux et disposés de façon mobile au moyen de roulements à billes associés sur une table servant d'appui commun. 5.- Dispositif suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que des évidements prismatiques sont pratiqués sur la table des deux cotés de la monture en proportion de la distance des roulements à billes fixés sur chacun des chariots. 6.- Dispositif suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'à côté de la monture sont disposés des supports d'appui munis de canaux reliés à une aspiration. 7.- Dispositif suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce ce que le marbre présente une embase correspondant à la distance de manipulation.