Brevet FR2681958A1 — publié le 19930402

La présente invention concerne le domaine des dispositifs comportant un modèle configuré par photogravure. La présente invention concerne en particulier les circuits électriques dont la réalisation fait appel à des étapes de photogravure, tels que les circuits hybrides, les circuits imprimés et les semi-conducteurs. Les figures la à le représentent schématiquement un processus classique de réalisation d'un circuit par photogravure. La figure la représente un support 10 sur lequel est préalablement déposé un matériau 20 qui doit être photogravé pour réaliser le modèle configuré recherché. Comme représenté sur la figure lb, ce matériau 20 est recouvert par une couche de résine photosensible 30. Un masque 40 comportant des zones optiquement transparentes 41 et des zones optiquement opaques 42 est placé sur la couche de résine photosensible 30, comme représenté sur la figure lc et l'ensemble est soumis à un rayonnement ultraviolet à travers le masque photo 40. Après l'exposition, le masque 40 est retiré, et les zones irradiées précédemment sous-jacentes aux zones transparentes 41, sont dissoutes dans un solvant approprié, si l'on utilise des résines 30 de type positif. Dans le cas où l'on utilise des résines 30 de type négatif, au contraire les zones de la couche de résine photosensible 30 non irradiées, c'est-à-dire sous-jacentes précédemment aux zones optiquement opaques 42 du masque photo, sont dissoutes dans le solvant. La figure Id représente l'ensemble ainsi obtenu. L'immersion dans un agent de gravure du matériau 20 considéré dissout alors ce dernier aux endroits non protégés, ne laissant ainsi sur le support que les zones protégées du matériau 20. La résine photosensible peut ensuite être éliminée selon des techniques connues pour obtenir le circuit résultant représenté sur la figure le. Le processus de photogravure qui vient d'être décrit est largement utilisé depuis de nombreuses années. Toutefois, les inventeurs ont constaté après de longues analyses que, comme cela est représenté sur la figure le, en utilisant un masque 40 présentant des zones optiquement opaques 42 de même largeur, on obtient après gravure, des zones de matériau 20 de largeurs différentes sur le support 10. Plus précisément, les inventeurs ont constaté que la largeur des pistes 20 gravées est plus faible en périphérie du support 10 qu'au centre de celui-ci, pour une même largeur de zones optiquement opaques 42 dans le masque 40. En d'autres termes, en utilisant un masque présentant des zones optiquement opaques 42 de largeur constante, on constate expérimentalement que la largeur L1 des pistes gravées au centre du support 10 est supérieure à la largeur L2 des pistes gravées en zone intermédiaire du support, et qui est elle-même supérieure à la largeur L3 des pistes gravées à la périphérie du support 10. En référence à la figure 2 sur laquelle on a divisé le support 10 en une zone centrale 3, une zone intermédiaire concentrique 2 et une zone périphérique 1, les inventeurs ont mesurés par exemple, sur un support de format 25x25mm, après avoir utilisé un masque 40 présentant des largeurs de ligne de 100Cim, en réalité une largeur de 90,um pour la zone périphérique 1, une largeur de 951lm pour la zone annulaire intermédiaire 2, et une largeur de 100Cim pour les pistes gravées dans la zone centrale 3. Les inventeurs ont par ailleurs remarqué que l'écart entre les largeurs de pistes ainsi gravées s'amplifie avec les dimensions du support. Cet écart de largeurs de pistes gravées conduit bien entendu à une imprécision sur les dimensions des lignes, imprécision qui devient critique lorsque les longueurs et largeurs des lignes à obtenir sont inférieures à environ 100ci. Par ailleurs, compte-tenu de ce phénomène, il s'avère impossible d'obtenir des lignes de très faibles dimensions, de l'ordre de lOpm, sur l'ensemble du support. En effet, de telles lignes de faibles dimensions sortiraient correctement au centre du support, mais seraient quasi-inexistantes sur les bords de celui-ci. Les recherches conduites par les inventeurs ont révélé que cette dispersion dans la largeur des pistes gravées est due au fait que, lors de l'immersion dans l'agent de gravure du matériau 20, la dissolution de ce dernier se fait selon deux axes : perpendiculairement au plan du matériau, c est l'attaque transversale, et parallèlement à ce même plan c'est l'attaque latérale, comme schématisé sur la figure 3. La conséquence directe de ces deux dissolutions simultanées, transversale et latérale, est que les lignes commencent à se dégager d'abord à la périphérie du support et que les dernières à être dégagées sont celles du centre. Le but de la présente invention est de résoudre les problèmes exposés ci-dessus. En particulier, la présente invention a pour but de maîtriser la gravure latérale dans une opération de photogravure, en améliorant la reproductibilité, la précision et les tolérance sur les dimensions des lignes obtenues par photogravure. En outre, la présente invention permet de réaliser des réseaux de lignes ayant les mêmes précisions et tolérances, qu ils soient situés au centre du support ou sur sa périphérie. Ces buts sont atteints selon la présente invention grâce à un procédé de réalisation d'un dispositif comportant un modèle configuré par photogravure, du type comprenant les étapes consistant à a) recouvrir par une couche de résine photosensible, une couche de matériau préalablement déposée sur un support et destinée à former le modèle souhaité, b) placer un masque photo représentant le modèle souhaité sur la résine photosensible, c) soumettre l'ensemble à un rayonnement adapté, d) retirer le masque, e) dissoudre les zones de la couche photosensible complémentaires du modèle souhaité, puis f) graver la couche de matériau, aux endroits non protégés de celui-ci, à l'aide d'un agent de gravure, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape consistant à former un cadre en matériau résistant à l'agent de gravure, à la périphérie du support, avant l'étape f) de gravure. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le cadre précité est formé à l'aide de la résine photosensible déposée à l'étape a) et le masque reproduit ce cadre, de sorte que le cadre est configuré lors des étapes b) à f) simultanément au modèle recherché. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - les figures la à le représentent schématiquement les diverses étapes successives d'un processus classique de photogravure d'un circuit électrique, - la figure 2 représente une vue en plan d'un circuit classique et illustre la dispersion de gravure obtenue sur celui-ci, - la figure 3 illustre schématique la dissolution transversale et la dissolution latérale sur un circuit et, - les figures 4a à 4e représentent schématiquement les diverses étapes successives d'un procédé de photogravure conforme à la présente invention. On va maintenant décrire un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention en regard des figures 4a à 4e. Cet exemple correspond à la réalisation d'un réseau de lignes d'interconnexion sur un support 100 en alumine de dimension 50x50mm. Le matériau 200 constituant les lignes est de l'or. I1 est déposé par pulvérisation cathodique et son épaisseur est de 4llm. Les diverses étapes de réalisation de ces lignes d'interconnexion, illustrées sur les figurs 4a, 4e sont les suivantes PREMIERE RETAPE Réalisation d'un masque photo 400. Selon la représentation schématique donnée sur la figure 4a, ce masque photo 400 comprend un support 410, par exemple une plaque de verre comportant des zones 411 optiquement transparentes et des zones 412 optiquement opaques. Les zones opaques 412 correspondent à la géométrie du réseau de lignes à obtenir dans la couche de matériau 200. En outre, les zones opaques définissent un cadre 450 fermé, sur la périphérie du masque 400. Comme on le verra par la suite, ce cadre 450 est destiné à prévenir la dissolution latérale du matériau 200. Le cadre 450 a de préférence une largeur supérieure à deux fois l'épaisseur du matériau 200. Le cadre 450 a ainsi typiquement une largeur de l'ordre de 250pm. DEUXIEME RETAPE Comme représenté sur la figure 4b, la couche de matériau 200, en l'espèce d'or, est recouverte d'une couche de résine photosensible 300. De façon classique en soi, les inventeurs ont utilisé une résine photosensible 300 de type TF20 commercialisée par la Société SHYPLEY, en déposant cette résine par centrifugation à 4000 tours par minute durant 40 secondes. Le masque 400 précité est ensuite positionné sur la couche de résine photosensible 300 et l'ensemble est soumis à un rayonnement ultraviolet. TROISIEME RETAPE Le masque 400 est ensuite retiré et les zones de la résine 300 qui ont été exposées aux ultraviolets sont dissoutes dans un solvant approprié, par exemple à l'aide du produit référencé 351 de la Société SHYPLEY. On obtient alors le circuit représenté sur la figure 4c. On notera qu'à ce stade, un anneau de protection est formé dans la couche de résine 300 sur la périphérie de la couche d'or 200. QUATRIEME RETAPE L'ensemble représenté sur la figure 4c est ensuite plongé dans une solution chimique dissolvant la couche 200. Lorsque la couche 200 est formée d'or, il peut s'agir par exemple d'une solution comprenant 25 grammes d'iodure de potassium et 5 grammes d'iode pour 100cm3 d'eau. Les zones de la couche 200 non protégées par la résine 300 sont ainsi dissoutes laissant sur le support le réseau des lignes formé du matériau 300 correspondant au modèle configuré souhaité, et le motif, lui aussi en matériau 300, correspondant au cadre formé sur la périphérie du support. On notera que ce cadre a "piégé" la dissolution latérale au niveau des lignes du modèle configuré recherché. Le cadre formé dans la résine photosensible 300 est référencé 350 sur la figure 4c et 4d et le cadre correspondant formé dans le matériau 200 est référencé 250 sur la figure 4d. Le cadre de protection 350 est donc réalisé à l'aide de la résine qui sert de réserve de gravure et en même que cette dernière. Le cadre 250 résultant dans le matériau 200, sert à minimiser, voire éliminer, la dissolution latérale du matériau 200 formant le modèle configuré recherché durant l'opération de gravure. Ce cadre 250 sert donc de protection du matériau 200 à la périphérie du support. Une fois la gravure terminée, il reste donc sur le support 100, comme représenté sur la figure 4d, le réseau de lignes 200 correspond au modèle configuré recherché constitué par le matériau gravé, ainsi que le cadre 250 composé de ce même matériau. L'efficacité du procédé conforme à la présente invention peut être observée visuellement durant l'opération de gravure. En effet, on peut constater aisément que grâce à l'utilisation du cadre 350 et par conséquent du cadre 250, toutes les lignes 200 formant le modèle configuré voulu, qu'elles soient au centre ou sur la périphérie, se dégagent simultanément, et non plus les unes après les autres en commençant par la périphérie, comme cela se produit classiquement, lorsqu'il n'y a pas de cadre. CINQUIEME RETAPE La résine 300, 350 restant sur l'ensemble est ensuite dissoute dans un produit approprié, par exemple de l'acétone. Selon les souhaits de l'utilisateur, le cadre 250 peut être éliminé par un procédé classique de photogravure, ou conservé sur le support 100. Comme mentionné précédemment, l'efficacité du procédé conforme à la présente invention peut être vérifiée visuellement. L'efficacité de ce procédé peut cependant être contrôlé d'une manière beaucoup plus rigoureuse. Dans le cadre de l'exemple précité, les inventeurs ont obtenu, après l'opération de photogravure d'une couche d'or de 4,um d'épaisseur déposée sur un support en alumine, en utilisant deux masques photo comportant les mêmes motifs disséminés en leur centre et à leur periphérie, mais l'un des deux comportant en outre un cadre de blocage de la dissolution latérale conforme à l'invention, les résultats suivants : sans le cadre, l'écart mesuré sur la largeur des lignes centrales et périphériques est de 2um alors qu'il n'est plus que de 0,51lm si le cadre 450 est présent sur le masque photo. On utilise généralement une couche de nickel/chrome de quelques centaines d'angstroems d'épaisseur entre les couches d'or et le support d'alumine pour renforcer l'adhérence de la couche d'or. Cette couche de nickel/chrome n'a pas été représenté sur les figures annexées pour simplifier l'illustration. L'exemple qui précède concerne l'utilisation d'une résine de protection du type positif. Bien entendu une résine du type négatif peut être utilisée pour l'invention. Par ailleurs, le procédé conforme à la présente invention peut être appliqué à tout autre matériau que l'or, et à tout autre nature de substrat que l'alumine. Le procédé conforme à la présente invention est d'autant plus avantageux que les dimensions du support 100 recouvert du matériau 200 à photograver sont importantes. De même, le procédé conforme à la présente invention est d'autant plus avantageux que l'épaisseur du matériau 200 à photograver est importante. En effet, dans ces deux cas, l'influence de la dissolution latérale tend à s'accroître, en absence du cadre de protection conforme à l'invention. Le procédé conforme à la présente invention peut aussi être utilisé pour la fabrication des masques photo 400 eux-mêmes, lorsque ceux-ci sont réalisés par photogravure, par exemple par photogravure de couche de chrome ou d'oxyde de fer, ou d'un autre matériau opaque aux ultraviolets, sur des supports de verre. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un dispositif comportant un modèle configuré par photogravure, du type comprenant les étapes consistant à a) recouvrir par une couche de résine photosensible (300) une couche de matériau (200) préalablement déposée sur un support (100) et destinée à former le modèle souhaité, b) placer un masque photo (400) représentant le modèle souhaité, sur la résine photosensible (200), c) soumettre l'ensemble à un rayonnement adapté, d) retirer le masque (400), e) dissoudre les zones de la couche photosensible (200) complémentaires du modèle souhaité, puis f) graver la couche de matériau (200) aux endroits non protégés de celle-ci, à l'aide d'un agent de gravure, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre, l'étape consistant à former un cadre (250) en matériau résistant à l'agent de gravure, à la périphérie du support (100), avant l'étape f) de gravure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le cadre (250) est formé à l'aide de la résine photosensible (200) déposée à l'étape a) et que le masque (400) reproduit ce cadre (250), de sorte que le cadre (250) est configuré lors des étapes b) à f), simultanément au modèle recherché. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le cadre de protection (250) a une largeur supérieure à deux fois l'épaisseur de la couche de matériau (200) formant le modèle souhaité. 4. Dispositif obtenu par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un cadre (250) en matériau résistant à l'agent de gravure sur la périphérie du support (100). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le cadre de protection (250) est éliminé avant utilisation du dispositif. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé par le fait que le cadre de protection (250) a une largeur supérieure à deux fois l'épaisseur de la couche de matériau (200) formant le modèle souhaité. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que le cadre de protection (250) est un cadre fermé. 8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que le cadre de protection (250) est réalisé dans le même matériau que le modèle configuré recherché. 9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé par le fait qu'il constitue un circuit électrique choisi dans le groupe comprenant les circuits hybrides, les circuits imprimés et les circuits semi-conducteurs. 10. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé par le fait qu'il constitue un masque photo.