FR2802130A1 - Procede pour nettoyer des substrats en quartz en utilisant des solutions conductrices - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour nettoyer des substrats en quartz en utilisant des solutions conductrices. Ce procédé comprend les étapes consistant à appliquer une solution (34), qui contient de l'eau et de l'hydroxyde d'ammonium, audit substrat en quartz, traiter ledit substrat en quartz avec une solution (36) qui contient du peroxyde d'hydrogène et un acide, rincer ledit substrat en quartz traité (38) avec de l'eau saturée en CO2 ; appliquer une solution (40) qui contient l'eau et l'hydroxyde d'ammonium sur un substrat en quartz rincé, et rincer à nouveau ledit substrat en quartz avec de l'eau saturée en CO2 (42).Application notamment à la fabrication de têtes d'impression à jet d'encre.
Description
L'invention concerne d'une manière générale des procédés et des systèmes
pour fabriquer des masques pour l'ablation par laser et analogues et a trait plus
particulièrement à des méthodes pour nettoyer des substrats en quartz.
L'ablation par laser est une technique disponible pour former des caractéristiques sur la surface d'un composant ou former des trous traversants dans le composant. Des parties sélectionnées de la surface du composant sont exposées à un rayonnement laser de haute énergie qui entraîne une rupture chimique des liaisons à l'intérieur du matériau exposé. Une expansion localisée se produit sous l'effet de la rupture des liaisons chimiques. Le matériau, qui a subi cette expansion, peut être éliminé moyennant l'utilisation de techniques
classiques, comme par exemple par attaque chimique.
Un masque pour l'ablation par laser est utilisé de facçon typique pour régler la configuration d'exposition sur la surface du composant. Le masque d'ablation par laser utilise un substrat transparent, sur lequel une ou plusieurs couches peuvent être formées et structurées de manière à former un revêtement qui définit la configuration d'exposition. Les matériaux servant à
former le revêtement sont choisis de manière à être résistants à un endomma-
gement tel que résultant de l'exposition à l'énergie du laser. Le substrat et le revêtement doivent posséder une résistance à un endommagement provoqué par laser pendant des opérations d'ablation, lors desquelles un laser possède une puissance supérieure à 150 mJ/cm2. Un matériau approprié pour le substrat est le quartz. Le revêtement situé sur le substrat en quartz peut être
une couche formée d'un seul métal, telle qu'une couche de chrome ou d'alu-
minium. Sinon le revêtement peut être formé de multiplies couches di-
électriques possédant des indices de réfraction élevés et faibles alternés. Le brevet U.S. 4 923 772 attribué à Kirch décrit un masque pour l'ablation par laser, qui est formé de multiples couches diélectriques qui sont structurées de
manière à définir la configuration d'exposition.
La Figure 1 est une représentation schématique de l'utilisation de l'abla-
tion par laser dans le processus de formation de têtes d'impression à jet d'encre. Ce processus est décrit de façon plus détaillée dans le brevet U. S. n 408 738 au nom de Schantz et aI.. Une bande continue 10 de matériau polymère est retirée d'un rouleau 12, d'une manière contrôlée. Le matériau en forme de bande peut être le polymère commercialisé par la société 3M Corporation sous la marque déposée KAPTON. Des perforations de guidage 1 4 le long des côtés opposés de la bande peuvent être utilisés pour régler de façon précise le déplacement du matériau en forme de bande par rapport à une source laser 1 6, telle qu'un laser excimère. Bien que ceci ne soit pas représenté sur la Figure 1, la source laser est située de façon typique dans une chambre de traitement laser. Un ou plusieurs masques 18 pour l'ablation par laser peuvent être structurés de manière à définir toutes les caractéristiques qui doivent être formées à l'intérieur de la bande continue 10. L'ablation est répétée à un intervalle réglé de sorte que des composants dupliqués pour une tête d'impression à jet d'encre peuvent être formés à partir de la bande, après que la bande a été découpée. Sur la Figure 1, le masque 1 8 est structuré de
manière à définir un réseau de chambres de vaporisation. En plus de cadence-
ments pas-à-pas du déplacement de la bande continue 10, la source laser 16 peut être activée pas-à-pas. Le processus de copiage à répétition se poursuit jusqu'à ce qu'un élément en forme de buse soit formé. Un système optique 20 peut être utilisé pour focaliser l'énergie laser qui se propage à travers le
masque 1 8.
La partie traitée de la bande avance ensuite jusqu'à un poste de netto-
yage, non représenté, dans lequel tous les débris sont éliminés de la bande. Le poste suivant est un poste de liaison, dans lequel des substrats de chauffage 22 sont fixés à la bande dans des positions correspondant aux réseaux de chambres de vaporisation. Chaque substrat de chauffage peut être une pastille de silicium, sur laquelle des résistances sont formées selon un réseau qui correspond au réseau de chambres de vaporisation, de sorte qu'il existe une correspondance biunivoque entre les réseaux. On peut ensuite découper la bande pour former des têtes d'impression individuelles 24 qui sont fixées à
d'autres composants pour former des cartouches à jet d'encre.
En se référant à nouveau au masque 1 8 pour l'ablation par laser, qui est utilisé dans le poste d'ablation, il est prévu un nombre d'étapes toutes aussi importantes les unes que les autres de fabrication du masque. Le matériau du substrat du masque doit être choisi sur la base de ses propriétés optiques, étant donné que l'énergie laser se propage à travers le substrat. Le quartz est un matériau préféré pour le substrat. Il faut nettoyer soigneusement le substrat
avant de former le revêtement sur au moins une surface du substrat. Le pro-
cessus de nettoyage élimine des couches organiques à l'état de trace, comme par exemple des résidus des composés qui sont utilisés pour polir le substrat en quartz. De telles substances polluantes peuvent influer fortement sur la durée de vie du masque pour l'ablation par laser. On va décrire ci-après de façon
détaillée le processus de nettoyage.
On applique ensuite le revêtement au substrat. On peut utiliser des techniques classiques de dépôt en phase vapeur (PVD). Le traitement PVD requiert que le substrat soit placé dans une chambre à vide et qu'un vide soit créé dans la chambre. Des matériaux sont introduits dans la chambre à vide
pour l'exécution du dépôt de couches en phase vapeur. Comme indiqué précé-
demment, le revêtement déposé sur le substrat peut être une seule couche de
métal ou d'un métal composite ou peut être un empilage diélectrique. L'em-
pilage diélectrique inclut des couches ayant des indices de réfraction alterna-
tivement élevés et faibles. L'absorption de l'énergie laser par le revêtement du masque est une cause principale de dégradation du masque. C'est pourquoi le revêtement du masque doit être réfléchissant pour la lumière possédant la longueur d'onde de l'énergie laser. Une réflexion par l'empilage diélectrique est le résultat de l'interférence additive et soustractive au niveau des interfaces des couches appliquées les unes contre les autres. Chaque couche possède de préférence une épaisseur égale approximativement au quart de la longueur d'onde de l'énergie laser, à laquelle elle doit être exposée. Chaque paire de couches diélectriques réfléchit un pourcentage de la lumière incidente. En déposant un nombre suffisant de paires de couches, presque la totalité de
l'énergie laser est réfléchie.
On peut ensuite structurer le revêtement en utilisant des techniques clas-
siques. Par exemple on peut utiliser une attaque ou corrosion ionique réactive (RIE) ou une attaque ou corrosion utilisant un faisceau d'ions (IBE). Bien que le masque résultant puisse parfaitement fonctionner pour le but auquel il est destiné, la durée de vie de fonctionnement du masque pour l'ablation est limitée. L'endommagement de masques d'ablation, qui est provoqué par le laser, dépend de façon critique du niveau de la densité de défauts de
revêtement. C'est-à-dire que l'endommagement qui apparaît en tant que résul-
tat de l'exposition au rayonnement laser de haute énergie augmente lorsque la densité de défauts augmente. Pour chaque masque défaillant, il faut prendre le temps de remplacer le masque. L'arrêt de l'équipement requis pour remplacer des masques réduit le débit de production dans un procédé de fabrication de
têtes d'impression à jet d'encre.
Pour revenir à la description du procédé de nettoyage du substrat en
quartz, le brevet U.S. n 5 259 888 au nom de McCoy décrit l'utilisation d'une
solution d'eau et d'hydroxyde d'ammonium quaternaire pour nettoyer une sur-
face de quartz. La température et le temps d'exposition sont réglés de manière à éliminer des substances minérales de la surface du quartz. Une méthode bien connue pour le nettoyage de pastilles de silicium (par rapport à des substrats en quartz) est désignée comme étant un "nettoyage RCA". Ce processus est décrit dans le brevet U.S. n0 5 489 557 au nom de Jolley. On expose tout d'abord le substrat en silicium à une solution d'acide sulfurique et de peroxyde d'hydrogène pour éliminer des substances polluantes organiques. Ceci est suivi par l'application d'une solution d'hydroxyde d'ammonium et de peroxyde
d'hydrogène. Puis on rince le substrat en silicium avec de l'eau désionisée.
Lors de l'étape suivante du nettoyage RCA, le bioxyde de silicium, qui s'est formé lors des étapes précédentes, est enlevé. La solution d'enlèvement de l'oxyde inclut de l'acide fluorhydrique. Puis on élimine par rinçage l'acide
fluorhydrique du substrat en utilisant de l'eau désionisée. Comme cela est indi-
qué dans le brevet Jolley, de façon spécifique on ne fait pas sécher le substrat
rincé. Au lieu de cela, on transfère le substrat humide à une solution d'acide chlor-
hydrique et de peroxyde d'hydrogène. La solution d'acide chlorhydrique et de peroxyde d'hydrogène est sensée dissoudre tous les métaux qui peuvent exister à la surface du substrat. Bien que ce ne soit pas décrit dans ce brevet, les étapes finales du nettoyage RCA consistent de façon typique à rincer le substrat avec
de l'eau désionisée et à sécher par centrifugation le substrat en silicium.
La méthode de nettoyage RCA fonctionne bien pour des pastilles en sili-
cium. Cependant, les méthodes connues pour nettoyer des substrats en quartz pour des masques d'ablation par laser et des applications similaires sont moins
satisfaisantes. Étant donné que des impuretés sur une surface en quartz préa-
lablement enduite peuvent fortement influencer la durée de vie de fonctionne-
ment d'un masque d'ablation par laser, ainsi que la qualité finale du produit
fourni par le masque, ce qui est nécessaire c'est un procédé permettant de net-
toyer efficacement un substrat en quartz qui requiert une faible densité de défauts.
Un procédé de nettoyage pour un substrat en quartz inclut la saturation en gaz carbonique d'une solution de rinçage qui est utilisée dans plus d'une étape du procédé. En outre, une solution de nettoyage est mélangée de manière à inclure de l'eau et de l'hydroxyde d'ammonium, de sorte que la solution de nettoyage soit électriquement conductrice. Étant donné que la solution de
rinçage et la solution de nettoyage sont toutes deux électriquement conduc-
trices, le procédé est moins susceptible d'entraîner un endommagement de
surface dû à une décharge électrostatique pendant le processus de nettoyage.
La première étape du processus de nettoyage est de préférence un rincage avec la solution de rincçage. La solution de rinçage est saturée en gaz carbonique de sorte que toute charge statique soit dissipée en raison de la conductivité de la solution. La solution de rinçage est de préférence de l'eau désionisée qui est diluée avec du CO2 dans la gamme de 1 % à 10 % en poids. Une étape suivante consiste à éliminer des substances polluantes libres, telles que celles qui résultent du dépôt de substances polluantes en suspension dans l'air. On applique la solution de nettoyage de préférence dans un état
sous pression. Une pression comprise entre 2,1.106 et 6,9.106 Pa est préfé-
rable, mais non critique. L'hydroxyde d'ammonium fournit une conductivité relativement élevée qui a pour effet de dissiper toute charge statique. L'étape suivante élimine des substances polluantes organiques de la surface du substrat en quartz. Un environnement très fortement oxydant est formé par application d'une solution contenant du peroxyde d'hydrogène. Cette solution inclut
également de l'acide, de préférence de l'acide sulfurique. Un rapport accep-
table de l'acide sulfurique au peroxyde d'hydrogène est 2:1. La solution de
rincçage saturée en C02 est ensuite appliquée au substrat en quartz.
La solution de nettoyage formée d'eau et d'hydroxyde d'ammonium est à nouveau appliquée pour neutraliser tout reste d'acide. Cette étape crée également une surface hydrophile, qui peut présenter un avantage important
lors du dépôt ultérieur de couches, comme par exemple un empilage di-
électrique pour un masque d'ablation par laser. On rince à nouveau le substrat en quartz avec la solution de rincçage carbonatée. À cet instant, on sèche le substrat en quartz, comme par exemple au moyen d'une étape de séchage
rotatif ou par centrifugation.
Le substrat en quartz sec se déplace ensuite en direction de la séquence suivante d'étapes. Comme indiqué précédemment, la forme de réalisation préférée est une forme de réalisation dans laquelle un empilage diélectrique est formé et structuré sur la surface du substrat en quartz, pour fabriquer un
masque d'ablation par laser.
Un avantage de l'invention réside dans le fait que le processus de nettoyage élimine efficacement et soigneusement des matériaux organiques à I'état de traces, tels que ceux qui sont introduits pendant le polissage du substrat en quartz. Par exemple des composés de cérium peuvent être utilisés pour le polissage d'une couche de quartz avant le processus de nettoyage. Les impuretés associées à la surface de quartz poli peuvent influer fortement sur la durée du fonctionnement du masque d'ablation par laser, si le processus de nettoyage n'a pas éliminé les impuretés. En outre, étant donné que la solution
de rinçage gazéifiée et la solution de nettoyage à base d'hydroxyde d'ammo-
nium sont électriquement conductrices, des décharges statiques sont dissipées,
ce qui réduit la probabilité que des décharges fassent apparaître des défauts.
Les masques d'ablation par laser fabriqués en utilisant une combinaison du processus de nettoyage et d'un procédé de dépôt d'empilages électriques, qui seront décrits plus loin, ont conduit à un masque d'ablation par laser qui a été utilisé avec succès dans un environnement de fabrication de têtes d'impression à jet d'encre, le masque ayant une durée de vie de fonctionnement supérieure
à six millions de "tirs" d'une énergie laser.
De façon plus précise, l'invention concerne un procédé pour traiter un substrat en quartz comprenant les étapes consistant à:
- appliquer une solution, qui contient de l'eau et de l'hydroxyde d'ammo-
nium audit substrat en quartz; - traiter ledit substrat en quartz avec une solution qui contient du peroxyde d'hydrogène et un acide; - rincer ledit substrat en quartz traité avec de l'eau saturée en C02 - appliquer une solution qui contient l'eau et le l'hydroxyde d'ammonium sur ledit substrat en quartz rincé; et
- rincer à nouveau ledit substrat en quartz avec de l'eau saturée en C02.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites étapes de rinçage et de rinçage renouvelé dudit substrat en quartz incluent chacune la dilution de C02 dans de l'eau désionisée de telle sorte que ledit CO2 se situe dans la gamme de 1 % à 10 % en poids dans ladite solution. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend en outre une étape de rinçage dudit substrat en quartz avec de l'eau saturée en C02 avant lesdites étapes d'application de ladite solution et de traitement
dudit substrat en quartz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites étapes d'applica-
tion desdites solutions, qui contiennent de l'eau et de l'hydroxyde d'ammonium, incluent le fait de faire circuler un écoulement sous pression desdites solutions
le long d'une surface desdits substrats en quartz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites étapes, qui incluent
le fait de prévoir ledit écoulement sous pression, incluent en outre l'établis-
sement d'une pression dans la gamme de 2,1.1 06 à 6,9.106 Pa.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape de traitement dudit substrat en quartz inclut la formation d'une solution aqueuse d'acide
sulfurique et de peroxyde d'hydrogène.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape de formation de ladite solution aqueuse inclut le fait de régler un rapport de 2:1 dudit acide
sulfurique audit peroxyde d'hydrogène.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comporte en outre une étape de séchage rotatif dudit substrat en quartz à la suite de ladite
étape de rincçage renouvelé dudit substrat en quartz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comporte en outre une étape de formation d'un matériau structuré sur ledit substrat en
quartz, pour la formation d'un masque pour l'ablation par laser.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressorti-
ront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés,
sur lesquels - la Figure 1 montre une représentation schématique du procédé pour former des têtes d'impression à jet d'encre au moyen d'une ablation par laser, conformément à l'art antérieur; - la Figure 2 est un organigramme illustrant les étapes de formation d'un masque d'ablation par laser conforme à l'invention; - la Figure 3 est un schéma-bloc de composants pour le dépôt en phase
vapeur de couches sur un substrat en quartz, qui a été nettoyé en utili-
sant le procédé illustré sur la Figure 2; et
- la Figure 4 est un organigramme illustrant les étapes de dépôt d'un empi-
lage diélectrique sur le substrat de la Figure 3.
En se référant à la Figure 2, le procédé pour préparer un substrat en quartz pour le dépôt de couches sur le substrat inclut une étape facultative 26 de polissage du substrat en quartz. L'étape de polissage peut être mise en oeuvre en utilisant des techniques classiques. Dans la forme de réalisation préférée, le processus de nettoyage qui va être décrit ci-après est utilisé pour préparer un substrat en quartz pour l'application d'un empilage diélectrique, qui est structuré pour définir une configuration d'exposition pour la fabrication
de têtes d'impression à jet d'encre, comme décrit en référence à la Figure 1.
Une solution de rincçage est mélangée lors de l'étape 28. La solution de rincçage est de l'eau possédant un degré présélectionné de carbonatation. De
préférence, la carbonatation intervient pour 1 % à 10 % en poids de la solu-
tion de rincage. La carbonatation produit une conductivité qui réduit le risque
d'endommagement apparaissant en tant que résultat de charges statiques pro-
duites pendant le processus de nettoyage.
Lorsque la mesure est effectuée en utilisant un appareil de mesure de conductivité disponible dans le commerce et concçu pour l'exécution de telles mesures, la conductivité dans la solution de rinçage se situe de préférence dans la gamme de 5 k.ohms à 50 k.ohms. La conductivité produit une dissipation de charges, en particulier lorsque la solution de rincçage est appliquée d'une
manière qui réalise un recouvrement complet de la surface de quartz nettoyée.
Lors de l'étape 30, une solution de nettoyage est mélangée. La solution de nettoyage inclut de l'eau et de l'hydroxyde d'ammonium (NH4OH). De la même manière que la carbonatation à l'intérieur de la solution de rincçage, l'hydroxyde d'ammonium fournit un niveau de conductivité qui réduit le risque d'endommagement créé par des charges statiques produites pendant le processus de nettoyage. Un niveau acceptable d'hydroxyde d'ammonium dans la base formée d'eau est compris entre 0,05 % et 3 %. Bien que ceci ne soit pas critique, I'hydroxyde d'ammonium peut être du TEAH (hydroxyde
d'ammonium tétraéthyle) ou du TMAH (hydroxyde d'ammonium tétra-
méthyle). L'ordre des étapes de mélange 28 et 30 et de l'étape optionnelle de
polissage 26 n'est pas important pour l'invention.
Une étape de rincçage 32 expose le substrat en quartz à la solution de rincçage. La technique de rincçage n'est pas critique, mais inclut de préférence un revêtement complet de la surface du substrat qui doit être nettoyé. Le revêtement complet du substrat moyennant l'utilisation de la solution de rincçage carbonatée est concçu de manière à dissiper toutes les charges statiques qui peuvent avoir été produites. On peut utiliser des techniques connues pour exécuter l'étape 32, comme par exemple le fait de prévoir un rinçage pendant
cinq minutes à l'intérieur du dispositif de rincçage à barboteur.
Lors de l'étape 34, la solution de nettoyage est appliquée au substrat en
quartz. De préférence l'application est une application sous pression. Une pres-
sion située dans la gamme comprise entre 2,1.106 et 6,9.106 Pa est préfé-
rable. La solution de nettoyage élimine des substances polluantes libres, comme parexemple des particules en suspension dans l'air, qui se sont déposées
sur la surface du substrat en quartz.
Une étape 36 d'élimination des substances polluantes organiques inclut l'application d'un acide et de peroxyde d'oxygène au substrat en quartz. Le peroxyde d'hydrogène crée un environnement d'oxydation intense qui facilite le retrait des substances polluantes organiques. L'acide est de préférence de l'acide sulfurique, mais on peut utiliser d'autres acides. Cette étape élimine des matières organiques à l'état de traces, telles que celles qui sont introduites pendant l'étape de polissage 26. Des composés de polissage, tels que des composés de cérium, sont fréquemment utilisés pour le polissage d'un substrat en quartz ou d'une couche de quartz. Si on ne les élimine pas, ces impuretés influent fortement sur la durée de vie de fonctionnement de masques d'ablation par laser. En outre les impuretés créent des défauts qui affectent de façon nuisible la qualité finale du produit, telle que la qualité des têtes d'impression à jet d'encre qui sont fabriquées pendant le processus d'ablation par laser. La solution, qui est utilisée lors de l'étape 36, peut être formée d'acide sulfurique et de peroxyde d'hydrogène dans des proportions deux pour un. On fait circuler la solution sur la surface du substrat en quartz. On utilise une étape de rinçage 38 pour éliminer par lavage la solution qui est utilisée lors de l'étape 36. On utilise la solution de rincçage carbonatée, qui a été mélangée lors de l'étape 28. À nouveau l'application préférée est une application lors de laquelle la surface du substrat en quartz est complètement recouverte pour réduire le risque d'endommagement résultant
de charges statiques.
Les restes d'acide provenant de l'étape 36 sont neutralisés lors de l'étape 40. La solution de nettoyage provenant de l'étape 30 est appliquée sous haute
pression pour éliminer et neutraliser l'acide restant. Cette étape crée égale-
ment une surface hydrophile, qui est avantageuse lors d'étapes ultérieures de
dépôt de couches.
Le substrat en quartz est à nouveau rincé lors de l'étape 42 moyennant
l'utilisation de la solution de rincage gazéifiée. Cette étape peut être une dupli-
cation des étapes de rincçage 32 et 38. Ensuite, on fait sécher le substrat lors de l'étape 44. On peut utiliser des techniques connues de séchage comme par
exemple le séchage rotatif ou par centrifugation.
Les étapes 26-44 permettent de préparer le substrat en quartz pour le dépôt d'une ou de plusieurs couches, comme indiqué lors de l'étape 46. Le
dépôt d'un empilage électrique va être décrit en référence aux Figures 3 et 4.
En référence à la Figure 3, on y voit représenté un système 48 servant à fabriquer un masque d'ablation par laser pour le domaine de l'industrie des
têtes d'impression à jet d'encre, comme comportant une chambre à vide 50.
Bien que le système soit décrit comme étant concçu pour un traitement de dépôt physique en phase vapeur (PVD), des techniques de création de vide dans une chambre et les techniques de fabrication de couches sont applicables
à d'autres procédés.
Un raccord de liaison à la chambre à vide 50 est une liaison avec l'appa-
reillage de dépôt 52. Cet appareillage qui est disponible actuellement, peut l1 être utilisé. il existe également trois raccords 54,56 et 58 pour la création du vide, qui sont raccordés à la chambre à vide. Comme cela sera décrit plus loin de façon plus complète, les trois raccords de création du vide sont activés et désactivés de façon indépendante de manière à réaliser une purge de la chambre selon de multiples échelons. Chacun des raccords comprend une soupape 60, 62 et 64. La soupape de dérivation 60 qui aboutit au premier raccord 54 de création d'un vide est activée initialement. La soupape de création d'un vide approximatif 62 est alors activée après que la pression à l'intérieur de la chambre 50 a atteint un point de consigne présélectionné. Le taux maximum de création du vide par le premier raccord 54 est inférieur maximal au taux de création du vide du second raccord 56. Par conséquent l'étape initiale du procédé de création d'un vide approximatif produit moins
de turbulences que si l'on utilisait le second raccord 56 lors du stade initial.
Étant donné que la chambre est plus sensible aux effets nuisibles induits par des turbulences au début de la création du vide, la capacité réduite du premier raccord peut être choisie pour l'obtention d'une densité plus faible des défauts pour des masques d'ablation par laser. Dans un mode de mise en oeuvre, le
second raccord 56 de création du vide possède une ouverture qui est compa-
tible avec la création classique d'un vide approximatif, alors que le premier
raccord 54 possède une ouverture qui est inhabituellement petite.
La soupape de dérivation 60 et la soupape 62 de création d'un vide approximatif sont représentées comme étant réunies à une ou plusieurs pompes 66 de création d'un vide approximatif. Dans une forme de réalisation, les soupapes sont raccordées à des pompes séparées. Cependant, dans la forme de réalisation préférée, les soupapes sont reliées à la même pompe, ce qui réduit la dépense pour le système 48. La pompe de création d'un vide approximatif peut être une pompe mécanique classique utilisée dans des
systèmes PVD connu.
Le troisième raccord 58 de création de vide est relié à la soupape 64 de création d'un vide poussé, qui est reliée à une pompe à vide poussé 68. La soupape et la pompe peuvent être des dispositifs classiques. Par exemple la pompe à vide poussé peut être une pompe à diffusion, mais on peut utiliser des pompes cryogéniques ou turbomoléculaires. Le troisième raccord 58 est activé après que les premier et second raccords 54 et 56 ont réduit la pression
dans la chambre 50 à une seconde valeur de consigne d'activation. Le proces-
sus de création d'un vide approximatif établit dans la chambre un vide réduit, tandis que la pompe à diffusion est à même de réduire la pression dans la chambre à un état de vide poussé. Une valeur de consigneappropriée de la pression pour l'activation de la soupape 64 de création d'un vide poussé est
de 20 Pa.
La pression dans la chambre 50 peut être contrôlée moyennant
l'utilisation d'une jauge Pirani 70. Cependant on peut utiliser d'autres disposi-
tifs de contrôle connus. La jauge 70 est raccordée à un dispositif de commande 72 qui règle l'activation des trois soupapes 60, 62 et 64. Le dispositif de commande inclut un circuit de commutation et peut également inclure le circuit de traitement de signaux servant à déterminer la pression dans la chambre sur la base de signaux provenant de la jauge 70. Le circuit de commutation peut être réalisé sous une forme qui permet un chevauchement
des gammes de pression pour l'activation des trois raccords 54, 56 et 58.
Sinon la réalisation peut être une réalisation dans laquelle les trois gammes
s'excluent mutuellement.
La Figure 4 illustre un organigramme comprenant les étapes de formation d'un masque d'ablation par laser, que l'on peut utiliser dans le système de la Figure 1 pour former des têtes d'impression à jet d'encre. L'étape initiale 76 consiste à positionner un substrat transparent 74 dans la chambre à vide 50 de la Figure 3. Le substrat est de préférence formé de quartz, mais on connaît d'autres matériaux de substrats (par exemple la silice) pour former des masques d'ablation par laser. Lors de l'étape 78, la première étape de la procédure de création d'un vide approximatif est déclenchée. Sur la Figure 3, le premier raccord 54 de création d'un vide approximatif est activé pour commencer la purge de la chambre à vide 50. La soupape de dérivation possède un débit maximum relativement faible de création d'un vide, de sorte que la turbulence à l'intérieur de la chambre soit contrôlée. Par conséquent un avantage d'utiliser la soupape de dérivation est que le système est moins sensible aux apparitions d'une substance particulaire et/ou d'eau venant se déposer sur la surface du substrat. L'application d'une contamination ou d'un liquide sur la surface du substrat augmente la densité des défauts, ce qui réduit la durée de vie de fonctionnement du masque d'ablation par laser. D'autre part, un facteur intervenant dans le cas de l'utilisation d'un premier raccord, qui a un fonctionnement inhabituellement lent, est que la durée nécessaire
pour fabriquer le masque d'ablation par laser est fortement accrue. C'est pour-
quoi on utilise la seconde étape de la procédure d'établissement d'un vide approximatif. Lors de l'étape 80, le procédé de contrôle de la pression dans la chambre à vide conduit à la détection du fait que la première valeur de consigne d'activation est atteinte. Pour cette pression, le second raccord 56 de création d'un vide est activé par actionnement de la soupape principale 62 de création d'un vide approximatif, comme indiqué lors de l'étape 82. Le second raccord 56 de création d'un vide à une cadence plus élevée réduit la durée
nécessaire pour la procédure de création d'un vide approximatif.
Dans la forme de réalisation sans chevauchement d'un dispositif de commande, la détection de la première valeur de consigne d'activation et le déclenchement de la seconde étape de la procédure de création d'un vide approximatif (c'est-à-dire les étapes 80 et 82) cdoïncident avec la désactivation
du premier raccord 54. Cependant, dans la forme de réalisation à chevau-
chement de gammes, les gammes d'activation des premier et second raccords 54 et 56 se chevauchent. Cette forme de chevauchement requiert les étapes additionnelles 84 et 86 de détection du moment o la valeur de consigne de
désactivation est atteinte, et de désactivation d'un premier raccord 54.
Lors de l'étape 88, la seconde valeur de consigne d'activation/de dés-
activation est atteinte. Ceci déclenche la désactivation du second raccord 56 de création d'un vide. Simultanément, le raccord 58 de création d'un vide poussé est activé lors de l'étape 90. Lorsque la pression à l'intérieur de la
chambre à vide atteint le niveau approprié, le processus de dépôt commence.
Facultativement, une couche d'adhérence ou une couche de masquage structurée par détachement peut être appliquée sur le substrat avant l'empilage diélectrique, comme cela est connu dans la technique. Cependant, les couches les plus importantes pour l'invention sont les couches qui sont utilisées pour former l'empilage diélectrique. L'empilage diélectrique est une configuration alternée d'un matériau possédant un indice de réfraction élevé et d'un matériau possédant un indice de réfraction faible. Le tableau 1 est une forme de réalisation d'un empilage diélectrique. Le matériau (H) de la couche à indice de réfraction élevé peut être du HfO2, tandis que le matériau (L) pour la couche à indice de réfraction faible est de préférence du SiO2. Les mesures de l'épaisseur de couche sont basées sur un dispositif de commande de vitesse de dépôt Sycon. La température de revêtement est égale à 275 C et la pres- sion partielle d'oxygène est égale à 13,32.10-3 Pa pour tous les matériaux. Le revêtement résultant est un empilage de dix-huit couches qui est hautement
réfléchissant à 248 nm et pour une incidence normale sur un substrat en quartz.
TABLEAU 1
Numéro de Matériau Épaisseur de la couche de la couche la couche 1 H 0, 831 ka 2 L 0,307 kA 3 H 0,831 k 4 L 0,307 kA !H 0,831 kA 6 L 0,307 k 7 H 0,831 kÀ J8 L 0,307 kI 9 H 0,831 kI L 0,307 k 11 H 0,831 k 12 L 0,307 kA 13 H 0,831 k 14 L 0,307 k H 0,831 kA 16 L 0,307 k 17 H 0,831 k 18 L 0,614 k! Lors de l'étape 92 de la Figure 4, on a déposé une première couche (H) possédant un indice de réfraction élevé. La vitesse de dépôt pour former l'empilage à dix-huit couches du tableau 1 était de 2,0 À/seconde, moyennant l'utilisation de 3,0 grammes/centimètre cubes (g/cc) pour HfO2. La vitesse de dépôt des couches à indice de réfraction élevé est plus faible que la vitesse de
dépôt du SiO2.
Lors de l'étape 94, on a formé la première couche de SiO2 de l'empi-
lage. La vitesse optimale de dépôt est de 1 /seconde à 3 /seconde. En raison des fluctuations inhérentes de la vitesse de dépôt, la gamme pratique préférée s'étend de 1,6 A/seconde à 2,4 À/seconde. De façon idéale, la vitesse de dépôt est égale à environ 2,0 À/seconde. Une vitesse de dépôt supérieure à la gamme optimale définit un processus qui est sensible à une densité élevée de défauts de revêtement. D'autre part, une vitesse de dépôt inférieure à cette gamme peut conduire à une mauvaise adhérence d'une
couche de SiO2 à une couche adjacente.
L'étape de décision 96 est une étape lors de laquelle une détermination est faite pour savoir si la couche, qui a été déposée lors de l'étape 94, est la couche finale de l'empilage diélectrique. Si l'empilage n'est pas terminé, la procédure revient en boucle aux étapes 92 et 94 pour la formation d'une autre paire de couches. Lorsqu'une réponse affirmative est fournie lors de
l'étape de décision 96, le processus s'avance à l'étape 98 pour réaliser la con-
figuration du masque d'ablation par laser de manière à former la configuration d'expositions désirée. Dans la forme de réalisation préférée, la configuration d'expositions est concçue pour la fabrication de têtes d'impression à jet d'encre,
comme cela a été décrit en référence à la Figure 1.
Claims (9)
1. Procédé pour traiter un substrat en quartz (74) comprenant les étapes consistant à: - appliquer une solution (34), qui contient de l'eau et de l'hydroxyde d'ammonium audit substrat en quartz; - traiter ledit substrat en quartz avec une solution (36) qui contient du peroxyde d'hydrogène et un acide; - rincer ledit substrat en quartz traité (38) avec de l'eau saturée en C02;
- appliquer une solution (40) qui contient l'eau et l'hydroxyde d'ammo-
nium sur ledit substrat en quartz rincé; et
- rincer à nouveau ledit substrat en quartz avec de l'eau saturée en C02 (42).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites étapes de rinçage (38) et de rinçage renouvelé (42) dudit substrat en quartz (74) incluent chacune la dilution de CO2 dans de l'eau désionisée (28) de telle sorte que ledit C02 se situe dans la gamme de 1 % à 10 % en poids dans
ladite solution.
3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé
en ce qu'il comprend en outre une étape de rinçage (32) dudit substrat en quartz (74) avec de l'eau saturée en C02 avant lesdites étapes d'application de
ladite solution (34) et de traitement dudit substrat en quartz (36).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé
en ce que lesdites étapes d'application desdites solutions (34 et 40), qui contiennent de l'eau et de l'hydroxyde d'ammonium, incluent le fait de faire circuler un écoulement sous pression desdites solutions le long d'une surface
desdits substrats en quartz (74).
5. Procédé selon la revendication 4, selon lequel lesdites étapes, qui incluent le fait de prévoir ledit écoulement sous pression (34 et 40), incluent
en outre l'établissement d'une pression dans la gamme de2,1.106à6,9.106 Pa.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé
en ce que ladite étape de traitement (36) dudit substrat en quartz (74) inclut la formation d'une solution aqueuse d'acide sulfurique et de peroxyde d'hydrogène.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite étape de formation de ladite solution aqueuse (36) inclut le fait de régler un rapport de 2:1 dudit acide sulfurique audit peroxyde d'hydrogène.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé
en ce qu'il comporte en outre une étape de séchage rotatif (44) dudit substrat en quartz (74) à la suite de ladite étape de rinçage renouvelé (42) dudit
substrat en quartz.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 8, caractérisé
en ce qu'il comporte en outre une étape de formation d'un matériau structuré (46) sur ledit substrat en quartz (74), pour la formation d'un masque (18)
pour l'ablation par laser.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20080930 |