Brevet FR2160322A1 — publié le 19730629

La présente invention concerne un perfectionnement aux procédés de gravure chimique ds couchas minces plus particulièrement destinées à la microélectronique. On sait qu'à ltheure actuelle les couches minces utilisées en microélectronique sont découpées par des procédés de gravure chimique. D'une manière plus précise le substrat est recouvert au préalable d'une couche mince. La partie utile de la couche est insensibilisée par un agent inhibiteur. L'ensemble de la couche est soumis à l'action d'un agent chimique actif contenu en solution dans un bain. Lorsque l'opération de gravure est terminés, le substrat est sorti du bain et rincé à l'eau courante. Seule la partie utile n'a pas été attaquée. Ce procédé de gravure au trempé présente un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels il y a lieu de noter notamment que la constitution du bain est susceptible de se modifier avec la temps si l'un de ses constituants est plus ou moins volatile.En outre au niveau de la couche mince à découper, le bain s'altère localement sans qu'il soit possible de rétablir complètement l'uniformité du bain quel que soit le mode d'agitation utilisé. La technique de la gravure au trempé ne permet pas non plus d'apprécier avec toute la précision désirable l'instant correspondant à la fin de la gravure. En outre le rinçage permettant l'arret de la gravure n'est pas suffisamment rapide surtout lorsque l'on utilise de grands substrats. Enfin ce procédé essentiellement manuel est difficilement incorporable dans un cycle automatisé. Suivant une technique connue de l'homme de l'art, on peut éviter certains de ces inconvénients en utilisant la technique de gravure par pulvérisation dans laquelle le liquide actif, mis sous pression, est projette à travers une buse de forme déterminée à l'état de gouttelettes. On obtient ainsi un renouvellement constant du bain au niveau de la surface à graver. Le rinçage peut succéder très rapidement à la gravure par arrêt de la pulvérisation de la solution de gravure et déclenchement d'une pulvérisation d'eau. Enfin un tel dispositif est susceptible d'etre automatisé. Cependant une telle technique continue à présenter certains inconvénients. En particulier, lorsque le rinçage est incorporé dans le système, il est nécessaire d'utiliser en permanence une solution neuve. Dans ce cas, elle est peu économique en raison de l'importante quantité de liquide actif utilisé. De plus, dans le cas de la gravure de dessins très fins la pulvérisation ne permet pas toujours de produire des gouttelettes d'une finesse suffisante. I1 peut arriver également que la projection du liquide sur la surface à découper crée, par action purement mécanique, des dommages à la couche mince à découper soit au revêtement inhibiteur qui assure la protection du circuit à conserver. La Demanderesse a mis au point un procédé permettant d'éviter tous les inconvénients énumérés ci-dessus grâce à la mise de la solution de gravure sous forme d'aérosol. Le procédé de gravure chimique selon l'invention consiste à placer la couche à graver sur un support incliné par rapport à l'horizontale, à recouvrir ladite couche à graver d'une pellicule d'eau s'écoulant en permanence vers le bas, à mettre le liquide décapant sous forme d'aérosol et à projetter cet aérosol sur la couche à graver à travers la pellicule d'eau. La consommation de liquide actif dans l'aérosol étant beaucoup plus réduite que dans la pulvérisation, il n'est plus nécessaire dans le cas présent de chercher à récupérer la solution active, on peut ainsi opérer en permanence avec une solution neuve dont on contrôle facilement la concentration. La très grande finesse de gouttelettes élimine toute possibilité de dommages mécaniques au revêtement inhibiteur ou à une couche dont le dessin serait particulièrement fin. On se rend également compte que dès que la projection de l'aérosol est arre- tée, la gravure cesse immédiatement. I1 en résulte que le procédé selon l'invention s'applique tout aussi bien à la gravure très rapide qu'à la gravure très fine. Le recours à un aérosol permet de traiter des couches minces présentant même une faible adhérence sur leur substrat ou de procéder à des retouches locales. La mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus a conduit la Demanderesse à réaliser un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un support incliné pour substrat de couches minces, une douche à débit réglable reliée au support, établissant une mince pellicule d'eau et un dispositif aérplyseur (atomiseur) pneumatique, relié au support, fournissant un jet d'aérosol constitué par des gouttelettes très fines de solution de gravure en suspension dans un gaz. D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence à la figure unique représentant le schéma de principe d'un des dispositifs mettant en oeuvre le procédé faisant l'objet de la présente invention. Sur la figure unique annexée on voit en 1 le plan incliné dans lequel se place en 2 le substrat porteur de la couche à graver. Le plan incliné 1 est maintenu en position fixe grâce à un support 3 placé sur un châssis 4. Ce plan incliné peut être déplacé parallèlement à lui-meme suivant une direction verticale grâce à une vis de réglage 5 et suivant une direction horizontale grâce à une vis de réglage 6. Un tube 7 percé d'ouvertures telles que a est alimenté en eau par une canalisation à débit réglable 9. I1 est maintenu en place par deux bras tels que 10 reliés au montant du chassis 4. Le châssis 4 maintient également deux rails de guidage dont seul le rail 11 est représenté.Le long de ces rails coulisse une règle 12 portant l'atomiseur (ou aérolyseur) pneumatique 13 doté d'une buse à air et d'une buse à liquide non représentées situées à l'intérieur de l'atomiseur 13. La buse à air est alimentée en gaz comprimé à une pression prédéterminée et réglable (de l'air dans le cas considéré) grace à une valve 14 fermant un tuyau 15, ce dernier étant raccordé à un générateur de gaz sous pression (non représenté). Un récipient contenant le liquide graveur est disposé à l'intérieur de l'atomiseur pneumatique 13. L'atomiseur pneumatique est entrainé en mouvement de translation parallèle au plan incliné 1 par l'intermédiaire d'une vis sans fin 16 mise en rotation par le moteur 17 doté d'un dispositif de réglage 16. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus s'explique simplement. On place le substrat porteur de la couche mince à graver recouverte par endroits d'une couche inhibitrice en 2 dans le support 1. L'eau s'écoule à travers les ouvertures telles que 8 du cylindre 7 formant à la surface de la couche une pellicule d'eau d'épaisseur prédéterminés i elle s'écoule vers le bas dans un bac non représenté grâce à une gouttière 19. La gravure de la couche s'obtient en mettant en marche le moteur 18 ce qui a pour effet d'ouvrir la valve 14 lors ds la mise sous tension du moteur 17 et d'amorcer la formation de l'aérosol. La buse utilisée dans le cas présent donne un jet plat qui recouvre la totalité de la largeur de la couche à graver. I1 est cependant plus avantageux dans certains cas d'utiliser un jet en cne plein. Lorsque le dispositif aérolyseur 13 est arrivé en fin de course, un relais (non représenté) arrête l'alimentation du moteur 17, ce qui a pour effet de fermer la valve 9 et d'arrster l'aérolyse. REVENDICATIONS 1/ Perfectionnement au procédé de gravure chimique des couches minces suivant lequel la couche mince, protégée au préalable en partie par un agent inhibiteur, est soumise à l'action d'un agent liquide actif puis rincée à l'eau courante caractérisé en ce qu'il consiste à placer ladite couche mince à graver sur un support incliné par rapport à l'horizontale, à recouvrir ladite couche mince au moyen d'une pellicule d'eau s'écoulant en permanence vers le bas, à mettre l'agent liquide actif sous forme d'aérosol et à projetter cet aérosol sur la couche à graver à travers la pellicule d'eau. 2/ Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, reliés à un châssis, un support incliné pour substrats de couches minces, une douche à débit réglable établissant sur le substrat une mince pellicule d'eau, un dispositif aérolyseur (atomiseur) pneumatique, entrainé en mouvement le long de rails parallèles au plan du substrat et alimenté en gaz sous pression ainsi qu'en liquide actif.