Brevet FR2063961A1 — publié le 19710716

La présente invention concerne un dispositif de rodage mécano-chimique de plaquettes semi-conductrices, notamment d'arséniure et de phosphure de gallium, comportant deux plateaux rotatifs de diamètres différents situés en regard l'un de l'autre et excentrés, pressant entre eux les plaquettes semi-conductrices à roder, portées par l'un desdits plateaux, un film d'une solution décapante étant interposé entre l'autre plateau, dit de rodage, et la face à roder desdites plaquettes. On sait que, lors de la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, il est nécessaire de préparer avec soin la surface des plaquettes semi-conductrices sur lesquelles ils doivent etre réalisés. Dans la pratique courante, les plaquettes sont d'abord rectifiées à l'aide d'un abrasif grossier, puis rodées avec un abrasif fin jusqu'à obtention d'une surface plane et lisse. Cependant, une telle surface n'est pas encore utilisable sous cette forme pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs ; il est nécessaire d'éliminer les perturbations provoquées dans le réseau cristallin par les abrasifs, perturbations qui, dans le cas par exemple de l'arséniure de galliums peuvent atteindre jusqu'à 30y de profondeur. Pour éliminer ces perturbations, on rode généralement ladite couche superf i- cielle à l'aide de solutions chimiques appropriéesO Le rodage électro-chimique n'étant pas applicable facilement à tous les semi-conducteurs et notamment à lflarsé- niure de gallium, on préfère généralement utiliser le rodage dit "mécano-chimique". On connatt déjà, par le brevet américain ne 3.342.652, un procédé et un dispositif de rodage mécano-chimique. Selon ce procédé, une ou plusieurs plaquettes sont collées sur un premier plateau par leur face ne devant pas Autre rodée. La face devant être rodée vient en contact avec un deuxième plateau, excentré par rapport au premier, dit plateau de rodage, recouvert préalablement d'un revAtement textile non tramé, par exemple un mélange de fibres de rayonne et de coton assemblées par un liant thermoplastique : le revêtement le plus utilisé dans ce cas est celui désigné commercialement ssus le nom de PELLON.Les deux plateaux sont entratnés en rotation a des vitesses différentes pendant que, sur le plateau de rodage on injecte périodiquement une solution décapante, par exemple K OCL ou Na OC1, en quantité et en concentration choisies en fonction de l'état de surface désiré pour la ou les plaquettes. Le principal inconvénient de ce procédé réside dans le fait que le revetement utilisé doit titre remplacé après chaque opération de rodage, voire même durant le rodage; en raison de l'usure provoquée, d'une part, par le frottement de la ou des plaquettes et, d'autre part, par la solution décapante. Par ailleurs, on sait que l'on peut utiliser un reve- tement de Pellon dans le cas d'une solution décapante de bromeméthanol ou un revêtement de soie dans le cas du Na Ccl. Mais dans la mesure où on utilise deux revEtements différents suivant les solutions décapantes choisies, les vitesses de rotation du plateau de rodage ainsi que les vitesses d'attaque des plaquettes doivent être différentes et, de plus, certains revêtements, tels que la soie, ne sont pas utilisables avec toutes les solutions décapantes. Le but de la présente invention est d'éviter d'avoir à disposer un voile sur le plateau de rodage, tout en maintenant à sa surface un film de solution décapante d'épaisseur constante. Selon l'invention, le dispositif de rodage mécanochimique de plaquettes semi-conductrices, notamment d'arséniure et de phosphure de gallium, comportant deux plateaux rotatifs de diamètres différents situés en regard l'un de l'autre et excentrés, pressait entre eux au moins une plaquette semiconductrice à roder portée par l'un des plateaux, un film d'ale solution décapante étant interposé entre l'autre plateau, dit de rodage, et la face à roder de ladite plaquette, est caractérisé en ce que le plateau de rodage comporte, sur sa face dirigée vers ladite plaquette, un réseau de rainures reliant un évidement pratiqué au voisinage du centre de cette face et la périphérie de cette dernière, lesdites rainures étant profilées pour que la solution décapante circule, sous l'effet des forces centrifuges engendrées par la rotation du plateau de rodage, dudit évidement vers la périphérie de ladite face. De préférence, le plateau de rodage est, au moins dans sa partie où sont pratiqués les rainures et l'évidement, en un polytétrafluoro-éthylène qui présente une grande résistance aux décapants et en particulier à ceux utilisés dans le rodage des semi-conducteurs,à.savoir : brome méthanol, Na OCl ou K 0Cl pour l'As Ga et HF, 504112 pour Si et GaP. Un tel plateau peut etre utilisé quelle que soit la solution décapante et permet d'obtenir, en raison de la forme de ses rainures profilées, un film uniforme de ladite solution. De plus, avec un tel plateau on augmente la rapidité de l'opération de rodage puisqu'il n'y a plus à changer de revietement durant ou après chaque opération. Dans une forme préférentielle de réalisation de l'invention, le réseau de rainures comporte des rainures demicirculaires tangentes à la périphérie de ladite face et des rainures rectilignes tangentes aux rainures demi-circulaires et reliant celles-ci à la périphérie de ladite face. Dans ce cas, le point de tangence de chaque rainure demi-circulaire avec la rainure rectiligne associée est un cercle concentrique au plateau de rodage dont le carré du rayon est égal à la moitié du carré du rayon dudit plateau de rodage. De préférence, la section des rainures est triangulaire, tandis que la largeur de la rainure rectiligne est le double de celle de la rainure demi-circulaire et que la profondeur de la rainure rectiligne et celle de l'extrémité de la rainure demi-circulaire qui lui est associée sont le double de celle de l'autre extrémité de ladite rainure demi-circulaire. Dans de telles conditions, le film de solution décapante se trouve réparti uniformément sur toute la surface du plateau de rodage. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue de dessus du plateau de rodage suivant l'invention. La figure 2 est une coupe schématique suivant la ligne I-I de la figure 1. La figure 3 illustre schématiquement le fonctionnement du dispositif de rodage mécano-chimique. Le plateau de rodage circulaire I montré par les figures 1 et 2 est en un matériau isolant résistant aux produits décapants et notamment aux acides, et il comporte sur une de ses faces une plaque 2 de polytétrafluoro-éthylène présentant la même configuration. Cette plaque 2 comporte, d'une part, en son centre, un évidement 3 destiné à former un réservoir de solution décapante et, d'autre part, un réseau de rainures débouchant d'un côté dans cet évidement et de l'autre à la périphérie de ladite plaque. Ce réseau est formé de rainures demi-circulaires 4 et de rainures rectilignes 5, chacune des rainures demi-circulaires 4 arrivant tangentiellement à la périphérie de la plaque 2, tandis que les rainures rectilignes 5 sont tangentes aux rainures 4. A chacune des rainures 5 est associée une rainure 4. La section de ces rainures 4 et 5 est choisie de préférence triangulaire et si possible équilatérale. Pour permettre un écoulement optimal de la solution décapante dans ce réseau de rainures, on choisit pour la rainure rectiligne 5 une largeur sensiblement double de celle de la rainure demi-circulaire 4. De plus, la profondeur de la rainure 5 et de l'extrémité 4a de la rainure 4 est le double de celle de l'extrémité 4b. Sur sa face opposée à la plaque 2, le plateau 1 est rendu solidaire d'un arbre d'entraînement 6 également en matière isolante et résistant aux produits de décapage. Pour alléger le plateau 1 et permettre ainsi d'utiliser un dispositif dentraSnement plus simple, on peut éventuellement prévoir des cavités 7 creusées dans le plateau 1 à partir de la face opposée à celle supportant la plaque 2 e polytetra- fluoro-éthylène. Dans une variante, on pourra remplacer la plaque 2 en polytétrafluoro-éthylène par une plaque de verre. La figure 3 illustre le fonctionnement du dispositif de rodage mécano-chimique. Au-dessus du plateau 1 muni de sa plaque de matière isolante 2 striée de rainures conformes à l'invention, on dispose un deuxième plateau 8 sur une face duquel ont été collées des plaquettes semi-conductrices 9 à roder. Le-plateau 8 est placé de telle manière que la face à roder des plaquettes 9 soit pressée légèrement sur la plaque 2. Lors du fonctionnement, le plateau 1 est entraîné par un moteur dans le sens indiqué par la flèche F1 et l'on envoie dans l'évidement 3 la solution décapante à l'aide de la tubulure 10, soit d'une manière permanente, soit séquentiellemente Sous l'effet des forces centrifuges, la solution décapante s'écoule depuis l'évidement 3 jusqu'à la périphérie du plateau 1 à travers le réseau des rainures 4 et 5. Par suite, les faces à roder des plaquettes 9 sont au contact de ladite solution qu'elles prélèvent dans lesdites rainures. La rotation du plateau 8 dans le sens indiqué par la flèche F2 permet d'uniformiser le rodage. Cette rotation est obtenue soit à l'aide d'un moteur soit par la friction des plaquettes sur la surface de la plaque 2. Dans un mode préférentiel de mise en oeuvre, on a choisi un plateau de rodage de l'ordre de 200 mm de diamètre dans lequel les rainures demi-circulaires ont unie largeur de 1 mm, une profondeur de 0,5 mm dans leur extrémité la plus proche du centre du plateau et les rainures rectilignes une largeur de 2 mm et une profondeur de 1 mm. Pour une vitesse de rotation de 200 tr/mn pour le plateau de rodage et de 100 tr/mn pour le plateau supportant les plaquettes et avec une pression de l'ordre de 50 gXcm2, on peut enlever une épaisseur de l'ordre de 100r sur une plaquette semi-conductrice et obtenir le poli dit optique avec des défauts de planéité inférieurs à 0,3fi, quelle que soit la solution décapante utilisée. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de rodage mécano-chimique de plaquette semi-conductrice, notamment d'arséniure et de phosphure de gallium, comportant deux plateaux rotatifs de diamètres différents, situés en regard l'un de l'autre et excentrés, pressant entre eux au moins une plaquette semi-conductrice à roder portée par l'un des plateaux, un film d'une solution décapante étant interposé entre l'autre plateau, dit de rodage, et la face à roder de ladite plaquette, caractérisé en ce que le plateau de rodage comporte, sur sa face dirigée vers ladite plaquette, un réseau de rainures reliant un éviaement pratiqué au voisinage du centre de cette face et la périphérie de cette dernière, lesdites rainures étant profilées pour que la solution déca pante circule, sous l'effet des forces centrifuges engendrées par la rotation du plateau de rodage, dudit évidement vers la périphérie de ladite face. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau de rodage, au moins dans sa partie où sont pratiqués le réseau de rainures et l'évidement, est en un polytétrafluoro-ethylène. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau de rodage, au moins dans sa partie où sont pratiqués le réseau de rainures et l'évidement, est en verre. 4.-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section des rainures profilées est triangulaire. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de rainures comporte des rainures demicirculaires tangentes à la périphérie de ladite face. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réseau de rainures comporte des rainures rectilignes tangentes aux rainures circulaires et reliant celles-ci à la périphérie de ladite face. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la largeur des rainures rectilignes est le double de celle des rainures demi-circulaires. 8.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la profondeur des rainures rectilignes et celle des extrémités des rainures demi-circulaires avoisinant la périphérie du plateau de rodage est le double de celle des portions de rainures demi-circulaires proches du centre dudit plateau. 9.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le point de tangence de chaque rainure demi-circulaire avec la rainure rectiligne associée est un cercle concentrique au plateau de rodage dont le carré du rayon est égal à la moitié du carré du rayon dudit plateau de rodage.