Brevet FR2614808A1 — publié le 19881110

"Procédé pour la réalisation de couches minces d'épaisseur uniforme par enduction d'un support et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé" La présente invention est relative à un procédé pour la réalisation de couches minces par enduction uniforme d'un support ou d'un substrat, notamment par centrifugation, permettant d'obtenir sur toute l'étendue de ce supoort une épaisseur de couche uniforme, en particulier sur les bords ou les angles de celui-ci. On sait que l'enduction d'un support, en particulier dans l'industrie des semiconducteurs, constitue une opération courante, notamment pour réaliser le dépôt sur un substrat d'une couche d'une résine photosensible, nécessaire à la photogravure de circuits à intégrer dans le substrat selon une topographie résultant de l'emploi de masques successifs, ou bien pour le dépôt de résines organiques ou de produits de vitrification en vue de la protection de ces circuits, ou encore pour le dépôt de résines adéquates, notamment du genre polyimides, pour la réalisation de niveaux isolants de type diélectrique pour condensateurs, de points de croisement de connexions ou pour la fabrication de circuits multicouches.Egalement le dépôt d'une pellicule mince et uniforme peut se révéler indispensable lorsqu'il s'agit d'améliorer l'état de surface d'un support quelconque, par exemple pour le bouchage de micropores ou de trous ou fractures, existant à la surface de celui-ci. Pour toutes ces applications, le procédé d'enduction usuel consiste à déposer, approximativement au centre du support ou du substrat disposé horizontal, une quantité convenable du produit d'enduction puis à faire tourner ce support sur lui-même à grande vitesse afin de centrifuger le produit et d'assurer ainsi sa répartition uniforme avec une épaisseur finale déterminée, qui est fonction de la vitesse d'entraînement du support et de la densité du produit. Une fois la couche ainsi obtenue, la rotation du support est arrêtée et ce dernier extrait de l'installation de centrifugation afin d'être ensuite soumis à un traitement approprié, généralement un traitement thermique, propre à donner à la couche mince ainsi réalisée les propriétés nécessaires à son emploi ultérieur.Dans le cas de résines notamment, un traitement thermique ou sous rayonnement approprié, permet de durcir la résine, en la faisant convenablement polymériser. Or avec un tel procédé, si l'épaisseur de la couche mince d'enduction obtenue est effectivement uniforme, en particulier au centre du support, il n'en est pas de même à la périphérie de ce dernier ou sur les bords de trous ou autres traversant #celui-ci. En effet, lorsque la centrifugation est arrêtée, la tension superficielle du produit de la couche provoque la formation de bourrelets au droit des angles ou des bords du support. Il en résulte que l'utilisation ultérieure de celui-ci ne peut être faite que pour la partie de sa surface où l'épaisseur de la couche est rigoureusement uniforme, ce qui exige d'éliminer les parties situées à la périphérie du support ou au voisinage des angles, en réduisant le rendement de fabrication et nécessitant des opérations complémentaires pour la préparation définitive du support enduit. L'invention a pour objet un procédé et une installation qui permettent de pallier cet inconvénient, en assurant la formation d'une couche mince d'enduction parfaitement uniforme sur toute l'étendue du substrat, ycompris aux bords de celui-ci. A cet effet le procédé considéré, qui consiste à déposer au voisinage du centre du support une quantité déterminée d'un produit d'enduction selon l'épaisseur de la couche à réaliser, puis à mettre ce support en rotation à vitesse donnée pour provoquer la centrifugation du produit, s'étalant en couche mince sur le support, se caractérise en ce qu'il consiste, avant d'arrêter la centrifugation lorsque la couche a atteint l'épaisseur désirée, à faire subir au support enduit un traitement complémentaire, assurant la solidification de la couche, la rotation du support étant arrêtée seulement après que cette solidification soit achevée. Selon le cas, la solidification de la couche mince d'enduction déposée sur le support est réalisée par effet thermique au moyen d'un flux d'air chaud, ou par convection à partir d'une résistance chauffante disposée au voisinage du support. En variante, la solidification de la couche d'enduction est réalisée au moyen d'un rayonnement, notamment à partir d'une source de rayons ultra-violets ou d'ondes hyperfréquences, ou par tout autre moyen susceptible de fournir une énergie adaptée. Grâce à sa simplicité, le procédé selon l'invention peut être aisément automatisé, de manière à contrôler les durées respectives des deux étapes caractérisant sa mise en oeuvre et en particulier la durée de la centrifugation et à l'intérieur de celle-ci, de la phase de solidification du support enduit. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé, comportant un plateau horizontal muni de moyens de fixation du support, ce plateau étant entraîné en rotation autour d'un axe perpendiculaire à son plan, et un dispositif pour le dépôt, au voisinage du centre du support, d'une quantité déterminée d'un produit d'enduction propre à constituer la couche mince à réaliser sur la surface de ce support, cette installation se caractérisant en ce qu'elle comporte, placée au voisinage et de préférence au-dessus du support entraîné en rotation, au moins un moyen pour réaliser la solidification de la couche d'enduction sans interrompre la rotation da support. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, où la solidification du support est réalisée par un traitement thermique, l'installation comporte, disposée au-dessus du support, une source d'air chaud, délivrant une pluralité de jets d'air orientés perpendiculairement à la surface du support recevant la couche d'enduction. En variante de réalisation, le moyen de solidification de la couche d'enduction est constitué par une source de rayonnements, du genre lampe à ultra-violets ou générateur d'ondes hyperfréquence. Avantageusement, un thermo-couple de régulation est disposé au voisinage de la couche d'enduction sur le support pour mesurer la température de celui-ci et commander la mise en oeuvre et l'arrêt du moyen provoquant la solidification de la couche. D'autres caractéristiques du procédé et de l'installation selon l'invention apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel - La Figure l représente, vu de côté, un support comportant une couche d'enduction réalisée conformément au procédé antérieur connu dans la technique. - La Figure 2 illustre le même support obtenu par le procédé de l'invention. - La Figure 3 représente schématiquement une installation permettant, selon l'invention, de réaliser le support muni de sa couche d'enduction tel qu'illustré sur la Figure 2. La Figure l représente schématiquement un support ou substrat l, sur une des surfaces duquel a été déposée une couche mince d'enduction 2, par exemple une couche de résine, du genre de celles mises en oeuvre pour la gravure par photolithographie de ce support, selon la technique classique de fabrication de circuits intégrés. Avec un procédé d'enduction classique, où l'étalement de la couche sur le support est réalisé par centrifugation de ce dernier, la couche 2 une fois étalée et réduite à l'épaisseur souhaitée, doit subir après arrêt de la centrifugation un traitement thermique pour le durcissement# de la résine. Or, on constate que cette couche présente à la périphérie du support l, voire aux bords de trous prévus dans celui-ci, des bourrelets 3, dus à la tension superficielle du matériau de la couche 2. Dans ces conditions, on conçoit que le support ainsi -enduit ne puisse pas être utilisé tel quel et en particulier nécessite une opération complémentaire de rectification, pour éliminer les parties de ce support où la couche n'est pas parfaitement régulière et uniforme. La Figure 2 illustre à nouveau un support l, muni d'une couche mince d'enduction 2, mais où celle-ci est réalisée cette fois conformément à l'invention, de telle sorte que, notamment à la périphérie de cette couche, celle-ci présente au bord 4 du support, une épaisseur exactement égale à celle qu'elle comporte dans la partie centrale de ce dernier. Selon l'invention, le support muni ainsi d'une couche d'épaisseur uniforme 2 dans toute son étendue peut être réalisé en mettant en oeuvre une installation telle que celle schématiquement représentée sur la Figure 3. A cet effet, le support l est fixé sur un plateau tournant 5, s'étendant horizontalement et muni à sa partie inférieure d'un axe vertical 6, propre à être entraîné par un moteur 7, tournant à grande vitesse de telle sorte que le support l soit soumis à un effet de centrifugation au cours de la rotation du -plateau. Le support l est immobilisé sur la face supérieure du plateau 5 par tout moyen de serrage mécanique approprié, notamment du genre clips, vis ou autre (non représentés).En variante, l'immobilisation du support l peut être obtenue par un système à ventouses ou analogues, créant une dépression à l'intérieur d'une ou plusieurs cavités ménagées dans le plateau 5 sous la surface correspondante du support l. Par un dispositif extérieur également non représenté, on dépose alors au centre du support l une quantité convenable 8 d'un produit approprié, notamment une résine, destinée à constituer la couche mince 2 sous l'effet de la centrifugation créée par le plateau tournant 5. Ce dispositif peut consister en une seringue ou tout autre moyen éventuellement -à commande automatique permettant de délivrer sur le support l une quantité toujours égale du produit. La rotation du plateau 5 étant alors réalisée, la centrifugation qui en résulte assure la formation d'une couche mince d'épaisseur uniforme 2 sur l'ensemble de la surface correspondante du support. A cet instant et conformément à l'invention, on fait agir avant d'arrêter la centrifugation de la couche un moyen de solidification du matériau de la couche en place, en évitant par suite de la rotation qui reste entretenue, la formation des bourrelets qui se produisent au contraire à la périphérie du support et plus généralement dans toute zone présentant une solution de continuité avec le procédé connu actuellement mis en oeuvre. Dans ce but, on dispose au-dessus du plateau tournant 5, un boîtier 9, muni d'un ensemble de trous 10 dans sa face dirigée vers le support l, ce boîtier recevant de l'air chaud qui s'échappe à travers ces trous selon le sens des flèches il en direction de la couche 2. Le boîtier 9 est alimenté en air chaud à partir d'un ventilateur 12 par l'intermédiaire d'une conduite 13. En outre, un thermostat 14 est avantageusement prévu au voisinage immédiat de la couche 2 de manière à contrôler la température atteinte en cette région, ce thermostat 14 étant relié, par une connexion électrique 15, au moteur de commande du ventilateur 12 afin d'arrêter celui-ci et l'émission d'air chaud lorsque la température de la couche est suffisante et a notamment permis, dans le cas d'une résine, la polymérisation adéquate de celle-ci. En variante, il est clair que la source d'air chaud pourrait être remplacée par une résistance chauffante ou par une lampe à ultra-violets, ou encore par un dispositif à micro-ondes sans que cette énumération soit en elle-même limitative, selon la nature de la couche et les applications du support ainsi enduit. Dans l'exemple représneté, le support l est constitué par une plaque de verre de 7 x 7 mm, métallisée c par une couche de chrome d'épaisseur de 200 A et une couche dtor de l ;L dans sa face destinée à recevoir le couche d'enduction 2 constituée elle-meême par une résine thermodurcissable du type résine polyester. Le support est entraîné avec le plateau à une grande vitesse, de l'ordre de 2.000 tours par minute, permettant de réaliser en 20 secondes environ l'épaisseur de la couche souhaitée, la source d'air chaud étant également mise en oeuvre pendant 20 secondes environ complémentaires sans arrêter la rotation, jusqu'à obtenir dans l'épaisseur de la couche de résine une température de l'ordre de 80 C, contrôlée par le thermostant qui permet alors d'arrêter le chauffage puis après refroidissmeent de la résine de stopper la rotation du plateau. Un réseau géométrique, constitué de lignes croisées a été photogravé sur un tel support. Aucune surépaisseur ou bourrelet n'a été constaté à la périphérie du support, les lignes du réseau ayant pu notamment être gravées jusqu'aux bords extrêmes de ce dernier. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la réalisation de couches minces d'épaisseur uniforme par enduction d'un support, selon lequel on dépose au voisinage du centre du support une quantité déterminée d'un produit d'enduction selon l'épaisseur de la couche à réaliser, puis on met ce support en rotation à vitesse donnée pour provoquer la centrifugation du produit, s'étalant en couche mince sur le support, caractérisé en ce qu'il consiste, avant d'arrêter la centrifugation lorsque la couche a atteint l'épaisseur désirée, à faire subir au support enduit un traitement complémentaire, assurant la solidification de la couche, la rotation du support étant arrêtée seulement après que cette solidification soit achevée. 2 - Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu'on réalise la solidification de la couche mince sur le support par effet thermique au moyen d'un flux d'air chaud, ou par convection à partir d'une résistance chauffante disposée au voisinage du support. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que'on réalise la solidification de la couche mince sur le support par un rayonnement issu d'une source de rayons ultra-violets ou d'ondes hyperfréquence. 4 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications l à 3, comportant un plateau horizontal (5) muni de moyens de fixation du support (l), ce plateau étant entraîné en rotation autour d'un axe (6) perpendiculaire à son plan, et un dispositif pour le dépôt, au voisinage du centre du support, d'une quantité déterminée (8) d'un produit d'enduction propre à constituer la couche mince (2) à réaliser sur la surface de ce support, caractérisée en ce qu'elle comporte, placée au voisinage et de préférence au dessus du support entraîné en rotation, au moins un moyen (9) pour réaliser la solidification de la ' couche d'enduction sans interrompre la rotation du support. 5 - Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de solidification de la couche mince comporte, disposée au-dessus du support, une source d'air chaud, délivrant une pluralité de jets d'air orientés perpendiculairement à la surface du support recevant la couche d'enduction. 6 - Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de solidification de la couche mince comporte, disposé au-dessus du support, une lampe à ultra-violets ou un générateur d'ondes hyperfréquence. 7 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu'un thermocouple de régulation (14) est disposé au voisinage de la couche d'enduction (2) sur le support (1) pour mesurer la température de celui-ci et commander la mise en oeuvre et l'arrêt du moyen provoquant la solidification de la couche.