Brevet FR2156125A1 — publié le 19730525

L'invention concerne un dispositif permettant de décaper, de rincer des corps, par exemple des corps semi-conducteurs, et d'effectuer d'autres opérations analogues sur ces corps. Le d8capageet le rinçage de corps sont des opérations qui trouvent leur application dans de nombreuses branches de la technique. En particulier dans la technique des semi-conducteurs, il faut souvent élaborer par décapage une structure précise dans une couche appliquée sur un substrat, par exemple une couche d'aluminium, une couche de SiO2 ou une couche de Si N sur un substrat en silicium. Lors de l'élabora- tion par décapage de fines configurations dans des couches d'aluminium, on rencontre des difficultés qui sont provoquées par des bulles de gaz adhérant à la couche. Lorsqu'on utilise des liquides de décapage bouillant intensément il est d'autre part difficile de maintenir le substrat en place, de sorte que celui-ci peut être endommagé. Avec un dispositif de décapage ou de rinçage usuel, on utilise souvent des tuyaux et des pompes à membrane séparée. Ceux-ci peuvent être fortement et rapidement attaqués par le liquide de décapage. D'autre part, on utilise des timbales rotatives ou des appareils vibrateurs. Dans ce cas, on rencontre souvent le problème précité de la formation de bulles gazeuses adhérant fortement à la surface à décaper, tandis que le corps à décaper peut aisément être endommagé. L'invention a pour but de fournir un dispositif de décapage ou de rinçage, de construction simple, ne présentant pas les inconvénients des appareils connus. Pour atteindre ce but, le dispositif comporte, suivant l'invention, une chambre dans laquelle se trouvent un mélangeur et un mecanisme d'entraînement, situé en majeure partie en dehors de la chambre, pour le mélangeur, cette chambre étant fermée mais comportant à proximité de sa périphérie un tube d'écoulement dirigé vers le haut, pour le liquide de traitement présent dans la chambre, ce tube étant relié à une enceinte dans laquelle le corps est traité alors que l'on a prévu dans la paroi de la chambre un orifice de retour qui est concentrique à l'axe de rotation du mélangeur et que lorsque le mélangeur tourne, du liquide de traitement est chassé hors de la chambre sous effet de la force centrifuge, par le tube d'écoulement vers l'enceinte de traitement, le liquide retournant dans la chambre par l'orifice de retour. La chambre et le tube d'écoulement peuvent être réalisés avec le rême matériau résistant à l'action du liquide de traitement, de sorte que l'on obtient un ensemble simple. Le mécanisme d'entrainement peut être électrique ou mécanique et l'on peut même utiliser un dispositif mélangeur magnétique. Les parties du dispositif mélangeur qui entrent en contact avec le liquide de traitement peuvent être recouvertes d'un matériau qui n'est pas attaqué par ce liquide. Le liquide de traitement est chassé en un ou plusieurs jets vers la surface à traiter; des bulles gazeuses adhérant fortement ne se présentent pas à la surface, étant donné qu'elles sont détachées par les jets.La vibration et la rotation du dispositif ne se produisent pas, de sorte que le risque d'endommagement d'un corps est pratiquement exclu. D'autre part, le jet de liquide presse le corps contre la surface portante dans l'enceinte de traitement. Ceci contribue également à éviter l'endommagement du corps. Le dispositif conforme à l'invention peut avantageusement être réalisé de manière à être très compact. Dans une forme de réalisation avantageuse, il peut être constitué par un récipient qui présente au-dessus du fond une paroi intermédiaire alors que la chambre se trouve entre le fond et la paroi intermédiaire et que la partie du récipient située au-dessus de la paroi intermédiaire constitue l'enceinte de traitement, tandis qu'au moins un tube d'écoulement est prévu à partir de la périphérie de la paroi intermédiaire dans le sens de l'emplacement d'un corps à traiter dans l'enceinte de traitement et l'orifice de retour est situé da.ns la paroi intermédiaire. Suivant une autre forme de réalisation compacte, le dispositif est constitué par un récipient intérieur et un récipient extérieur, a.lors que le mélangeur se trouve entre les parties constituant le fond du récipient et qu'entre les parois latérales est formé un tube d'écoulement annulaire, tandis que dans la paroi latérale du récipient intérieur se trouve au moins un orifice d'admission du liquide de traitement dans le récipient intérieur constituant l'enceinte de traitement, alors que dans le fond du récipient intérieur se trouve au moins un orifice de retour pour le liquide de traitement. En utilisant deux récipients, on obtient une construction très simple. Une autre forme de réalisation compacte est constituée par un récipient à double paroi, alors que la chambre se trouve entre les deux parois de fond et que le tube d'écoulement est constitué par une enceinte annulaire entre la paroi latérale extérieure et la paroi latérale intérieure, cette enceinte étant raccordée à au moins un tube qui est prévu dans le sens d'un emplacement d'un corps à traiter dans l'enceinte de traitement, tandis que l'orifice de retour se trouve dans la paroi de fond intérieure. Du fait que le récipient à double paroi est fermé, Si l'on fait abstraction des orifices d'écoulement et de retour, on peut obtenir un jet de liquide de haute pression.Cette forme de réalisation a, par ailleurs, l'avantage que l'on peut prévoir de façon simple autour de la paroi latérale extérieure un manteau de refroidissement ou de chauffage pour le liquide de traitement. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre com- ment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 représente une forme de réalisation du dispositif dans laquelle un récipient comporte une paroi intermédiaire. La fig. 2 représente une forme de réalisation avec laquelle on peut utiliser deux récipients en forme de timbales. La fig. 3 représente une forme de réalisation avec un récipient à double paroi. La fig. 4 représente également une forme de réalisation avec un récipient à double paroi permettant de traiter simultanément plusieurs corps. La fig. 5 représente une autre forme de réalisation d'un dispositif permettant de traiter simultanément plusieurs corps. Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte un récipient 1 avec un fond.2 et une paroi intermédiaire 3. L'espace entre le fond 2 et la paroi intermédiaire 3 forme une chambre 11 dans laquelle se trouve un barreau magnétique 4 d'un mélangeur magnétique 5. A la périphérie de la paroi intermédiaire 3, se trouve un tube d'écoulement 6 dirigé vers le haut dont l'orifice est dirigé vers une plaque de semi-conducteur 7. La plaque de semi-conducteur 7 repose en un endroit 8 sur un support 9. Dans la paroi intermédiaire 3 est prévu par ailleurs, concentriquement à l'axe de rotation du barreau magnétique, un orifice de retour 10 pour le liquide de traitement, celui-ci atteignant dans le récipient un niveau qui se situe légèrement au-dessous de l'emplacement 8. La forme de réalisation de la figure 1 se prête notamment au décapage à l'aide d'acide fluorhydrique. Le dispositif est constitué par une matiere synthétique résistant au décapage. Le corps 7 peut etre par exemple une plaque de silicium dont la surface supérieure est recouverte d'une couche d'oxyde de silicium dans laquelle il faut élaborer par décapage une configuration précise. Comme on le sait, les parties qui ne doivent pas etre décapées sont recouvertes d'une couche de masquage qui n'est pas attaquée par le liquide de décapage. Lorsque le barreau magnétique 4 entre en rotation, le liquide de traitement se trouvant dans la cha.mbre il se met à tourner et, par suite de la. force centrifuge, il est chassé dans le tube 6 et par l'ori- fice, un jet de liquide de traitement est dirigé sur la surface à décaper de la plaque de silicium 7. Le jet enlève des bulles gazeuses éventuellement présentes sur la surface de la plaque et presse celle-ci fortement contre le support 8. Par l'orifice 10, le liquide de traitement est renvoyé vers la chambre 11. Le dispositif est compact et de construction très simple, il fonctionne de façon fiable, il ne comporte pas de parties qui sont attaquées par le liquide de traitement et il permet un traitement très avantageux du corps semi-conducteur. La figure 2 représente une forme de réalisation avec laquelle on utilise un récipient extérieur en forme de timbale 15 ainsi qu'un récipient intérieur 16 également en forme de timbale. Les récipients 15 et 16 peuvent par exemple être constitués par une matière synthétique telle que le polytetrafluoréthylène. Le récipient intérieur 16 repose avec une bride 21 sur le bord du récipient extérieur 15. La chambre 17 se trouve entre les parties constituant le fond des récipients 15 et 16. A titre d'exemple, on a représenté ici un mélangeur à hélice 18 qui est fié à un axe 19 qui est couplé à son tour à un mécanisme d'entrainement 20 qui n'est représenté que partiellement. Dans le fond du récipient intérieur 16, se trouve un orifice de retour 22 concentrique à l'axe du mélangeur. D'autre pe.rt,- dans la paroi verticale du récipient intérieur se trouvent des orifices 23. Lorsque lthilice 18 tourne, le liquide de traitement est chassé par la force centrifuge dans le tube d'écoulement annulaire 24 formé entre les parois latérales du récipient intérieur 16 et du récipient extérieur 15, ce liquide étant chassé dans l'enceinte de traitement par les orifices 23. L'enceinte de traitement est formée dans ce cas par le récipient intérieur. Par souci de clarté, on n'a pas représenté ici de support avec un emplacement pour lecorps semi-conducteur à traiter. Sur la figure 3, on a représenté une forme de réalisation comportant un récipient 30 fermé, à double paroi. La chambre 31, dans laquelle se trouve le barreau magnétique 32,se trouve entre les parties constituant le fond du récipient. Le tube d'écoulement annulaire 33 comporte des embouchures 34. L'orifice de retour du liquide de trai tement est désigné par la référence 35. Un support 36 pour la plaque de semiconducteur 37 repose avec une bride sur le bord supérieur du récipient 30. Le support comporte un emplacement 38 qui est relié à l'aide de petites tringles 39 au côté supérieur. Cette forme de réalisation convient notamment pour l'élaboration par décapage d'une fine configuration dans une couche d'aluminium qui se trouve sur une plaque de silicium. Comme liquide de traitement, on peut par exemple utiliser de l'acide phosphorique froid; le dispositif peut être constitué par du verre au silicate de bore. Lorsque le barreau magnétique 32 tourne, l'acide phosphorique est chassé par le tube d'écoulement 33 et les embouchures 34 suivant des jets puissants, vers la surface à traiter de la plaque de silicium 37. De ce fait, les bulles gazeuses sont chassées de la plaque 37. Le fait que dans cette forme de réalisation, le récipient 34 soit fermé, permet d'obtenir des jets de liquide plus puissants que dans la forme de réalisation représentée sur la figure 2. La figure 4 représente un dispositif permettant de décaper plusieurs corps simultanément. Dans ce cas, on utilise également un récipient à double paroi 40. Dans la chambre 42 se trouve un barreau 43 d'un mélangeur magnétique; on peut également utiliser un mélangeur du genre de celui représenté sur la figure 2. Le tube d'écoulement annulaire 44 présente par exemple quatre embouchures 45, qui sont dirigées vers des corps semi-conducteurs. L'orifice de retour vers la chambre est désignée par la référence 46. Dans le récipient se trouve un support 47 constitué par un plateau annulaire 48 et supporté par des tiges 49. Sur le plateau 48 peuvent être plaçés des supports 52 qui comportent chacun un emplacement 50 pour un corps semi-conducteur 51. Sur la. figure, on n'a représenté qu'un seul support.Le fonctionnement de ce dispositif ressort clairement de ce qui a été décrit pour les formes de réalisation précédentes. Le dispositif convient notamment pour le décapage à l'aide d'acide phosphorique bouillant, alors qu'il peut être réalisé entièrement en verre au quartz pour éviter l'attaque par cet acide agressif. Les plaques de semi-conducteurs 51 peuvent par exemple être constituées par du silicium recouvert d'une couche de nitrure de silicium dans laquelle une configura- tion doit être élaborée par décapage. Au besoin, on peut utiliser une enveloppe de refroidissement et de chauffage 41 pour amener le liquide de traitement à une température désirée. A cet effet, le liquide est chassé à travers l'enveloppe. Il est également possible, au lieu d'utiliser l'enveloppe 41, de faire usage d'une spirale de chauffage électrique. On peut également chauffer à l'aide d'un mélangeur magnétique comportant un dispositif de chauffage incorporé. Pour pouvoir traiter simultanément un plus grand nombre de corps, on peut réaliser le dispositif de la façon représentée sur la figure 5 qui comporte une chambre 55 avec un mélangeur rotatif 56, cette chambre comportant des tubes d'écoulement 57 qui sont tous dirigés d'abord vers le ha.ut puis vers l'extérieur par rapport à l'axe de rotation du mélangeur. La chambre peut être placée dans un récipient relativement grand 58 contenant du liquide de traitement, alors qu'autour de la chambre, dans le récipient, se trouvent des emplacements 59 pour les corps à traiter 60. Outre les opérations de décapage, le dispositif peut être utilisé pour rincer, nettoyer etc... des corps. Ces corps ne sont pas nécessairement des plaques de semi-conducteurs. REVENDICATIONS: 1. Dispositif permettant de décaper, de rincer des corps, par exemple des corps semi-conducteurs et d'effectuer d'autres opérations analogues sur ces corps, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une chambre dans laquelle setrouventun mélangeur et un mécanisme d'entrainement, situé en majeure partie en dehors de la chambre, pour le mélangeur, cette chambre éta.nt fermée mais comportant à proximité de sa périphérie un tube d'écoulement dirigé vers le haut, pour le liquide de traitement présent dans la chambre, ce tube étant relié à une enceinte dans laquelle le corps est traité alors que l'on a prévu dans la paroi de la dhambre, un orifice de retour qui est concetrique à l'axe de rotation du mélangeur et que lorsque le mélangeur tourne, du liquide de traitement est chassé hors de la chambre sous l'effet de la force centrifuge, par le tube d'écoulement vers l'enceinte de traitement, le liquide retournant aans la chambre par l'orifice de retour. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un récipient qui présente au-dessus du fond une paroi intermédiaire alors que la chambre se trouve entre le fond et la paroi intermédiaire et que la partie du récipient située au-dessus de la paroi intermédiaire constitue enceinte de traitement, tandis qu'au moins un tube d'écoulement est prévu à partir de la périphérie de la paroi intermédiaire dans le sens de l'emplacement d'un corps à traiter dans l'en+ ceinte de traitement et l'orifice de retour est situé dans la paroi intermédiaire. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un récipient intérieur et un récipient extérieur, alors que le mélangeur se trouve entre les parties constituant le fond du récipient et qu'entre les parois latérales est formé un tube d'écoulement annulaire, tandis que dans la paroi latérale du récipient intérieur se trouve au moins un orifice d'admission du liquide de traitement dans le récipient intérieur constituant l'enceinte de traitement, alors que dans le fond du récipient intérieur se trouve au moins un orifice de retour pour le liquide de traitement. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'à partir de chacun des orifices pratiqués dans la paroi latérale du récipient intérieur, un bout de tube s'étend dans la direction d'un emplacement pour un corps à traiter. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un récipient à double paroi, alors que la chambre se trouve entre les deux parois de fond et que le tube d'écoulement est constitué par une enceinte annulaire entre la paroi latérale extérieure et la paroi latérale intérieure, cette enceinte étant raccordée à au moins un tube qui est prévu dans le sens d'un emplacement d'un corps à traiter dans ltenceinte de traitement, tandis que l'orifice de retour se trouve dans la paroi de fond intérieure. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un dispositif de refroidissement ou de chauffage est placé autour de la paroi extérieure. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le mélangeur et le mécanisme d'entrainement sont réalisés sous la forme d'un mécanisme mélangeur magnétique.