Brevet FR2597372A1 — publié le 19871023

PROCEDE ET APPAREIL D'ETALEMENT DE RESINE PAR CENTRIFUGATION La présente invention concerne un appareil destiné à étaler une couche de résine photosensible ou électrosensible, sur des tranches de semiconducteur de grand diamètre. Dans le traitement des plaquettes de semiconducteur, il est nécessaire de recouvrir la surface de la plaquette d'une couche de résine photosensible ou électrosensible pour réaliser, par procédé photographique ou électrographique, la définition de motifs réservés à des opérations ultérieures de gravure plasma, de gravure ionique réactive, d'usinage ionique ou encore d'implantation ionique. Actuellement cette opération est effectuée par centrifugation d'une petite quantité de résine déposée au centre de la plaquette posée elle-même horizontalement sur le plateau d'une centrifugeuse. La force centrifuge élimine l'excédent de résine et produit un film mince de 1 à 3 microns d'épaisseur dont l'épaisseur dépend dans les cas expérimentés actuellement sur des plaquettes de diamètre jusqu'à 150 mm, de la viscosité du produit et de la vitesse de rotation. L'équilibre est atteint après un temps t de l'ordre de 20 à 30 secondes pour des régimes de rotation de 5000 à 10000 tours/minute. Les expressions empiriques données pour Pépaisseur finale ne font pas intervenir à ce jour le rayon de la plaquette. Dans les analyses effectuées, les forces appliquées au film sont également limitées à la viscosité et à la force centrifuge et ne prennent donc pas en compte la résistance de Pair qui peut présenter une composante tangentielle non négligeable. Un calcul simple montre que pour une plaquette de diamètre 200 mm, pour une vitesse de rotation de 8000 à 9000 tours/minute, la vitesse tangentielle à la périphérie atteint plus de 300 km/h. Les forces provoquées par le frottement de l'air lors de l'étalement du film de résine ne peuvent pas alors être négligées. Ces forces risquent de provoquer durant la rotation, des perturbations à la périphérie modifiant l'épaisseur du film localement. Plus particulièrement la présence d'une topologie non parfaitement plane, couramment rencontrée dans la fabrication des semiconducteurs, pourrait conduire à des ruptures de film ou à des défauts localisés principalement sur les bords des tranches. L'invention a pour but de procurer un procédé et un appareil nouveau pour étaler une couche de résine sur des plaquettes de semiconducteur de grand diamètre. Le procédé selon l'invention consiste à effectuer la centrifugation de la résine en atmosphère à pression nettement inférieure à la pression atmosphérique. L'appareil de centrifugation correspondant comprend donc essentiellement une chambre de centrifugation dans laquelle on peut raréfier l'atmosphère. L'appareil peut comporter, pour garantir une qualité meilleure de l'atmosphère de la chambre, un sas d'entrée et un sas de sortie. Le sas d'entrée et le sas de sortie peuvent être constitués de la même unité et de plus un même sas d'entrée/sortie peut alimenter plusieurs chambres de traitement. Toutes ces diverses configurations font partie de l'invention décrite ci-après. Seule la version de base comprenant une chambre et deux sas, l'un en entrée et l'autre en sortie, sera décrite plus précisément. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et avec l'aide des figures données en annexe: - la figure 1 est une vue en coupe verticale de la chambre et des deux sas, - la figure 2 est une vue en coupe horizontale de la chambre et des deux sas. Les plaquettes de semiconducteurs sont représentées en 1 2 et 3 respectivement dans le sas d'entrée, dans la chambre principale et dans le sas de sortie. La chambre principale 4 comporte deux ouvertures latérales 5 et 6 pour les entrées et sorties de plaquettes, constituées par des vannes à vide de type à guillotine ou similaire permettant l'isolement entre le sas d'entrée 7 et le sas de sortie 8. Chacun des sas comporte sa vanne à vide de communication avec l'atmosphère permettant à un dispositif extérieur de type navette, spatule ou autre de faire entrer et sortir des plaquettes de l'extérieur vers le sas d'entrée et du sas de sortie vers l'extérieur. Ces vannes sont référencées 9 en entrée et 10 en sortie. Dans chaque sas un dispositif 11 de type navette ou spatule à déformation par parallèlogramme ou autre permet à l'ouverture des vannes 5 ou 6 de transférer les plaquettes d'une des positions 1 à 3 vers la suivante. Ce mouvement pourra être inversé par programme pour des mesures, par exemple, des taux de contamination. Ce dispositif de transfert non représenté sur la coupe verticale, est représenté sur la coupe horizontale en deux positions extrêmes correspondantes à la prise par exemple de la plaquette 1 et à la dépose de la plaquette 2. La chambre principale 4 est mise sous vide par un groupe de pompage principal 12 relié à la chambre 4 par une vanne d'isolement 13. La tranche 2 se trouve lors de son traitement en position repérée 2bis à l'intérieur d'une enceinte en forme de bol 14. Le support de la tranche 16 relié au moteur 17, monte et descend pour réaliser les fonctions nécessaires. L'ensemble moteur 17 peut être situé à l'extérieur de la chambre. L'enceinte 14 sert à recueillir l'excès de résine chassé par la centrifugation. Cette résine s'écoule par le canal 18 vers un récipient de récupération 19 isolé par une vanne 20 de la chambre 4. Par ailleurs l'enceinte 14 est reliée à un groupe de pompage 21, isolé par une vanne 22 de la chambre 4, pour créer une pression différentielle entre l'enceinte 14 et la chambre principale. La chambre 4 qui peut s'ouvrir vers le haut en soulevant le couvercle 23, comporte à sa partie supérieure des orifices 24 qui portent les buses de distribution des produits nécessaires; par exemple: résine, solvant, promoteur d'adhérence, et gaz neutre ou oxydant pour purger la chambre ou pour permettre deen contrôler l'atmosphère. Ces buses de distribution pour réaliser l'étalement d'un film de meilleure qualité peuvent être montées sur des dispositifs mobile de type bras rotatif ou à déplacement tangentiel. L'invention procure donc un appareil permettant de s'affranchir des problèmes rencontrés lors de la centrifugation de plaquettes de semiconducteurs. Il va de soit que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit sans sortir du cadre de l'invention. Un ordre de grandeur préférentiel pour la pression à l'intérieur de la chambre pendant la centrifugation est de quelques torr. Une gamme tout à fait acceptable est de 0,1 à 100 torr. REVENDICATIONS 1. Procédé d'étalement de résine par centrifugation sur une surface plane, caractérisé en ce que la centrifugation est effectuée en atmosphère à pression nettement inférieure à la pression atmosphérique. 2. Procédé d'étalement de résine par centrifugation sur une surface plane selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression est de l'ordre de quelque torr. 3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre pour recevoir la surface plane à centrifuger et des moyens de pompage pour raréfier l'atmosphère dans cette chambre jusqu'à une valeur inférieure à la pression atmosphérique.