EP0128167A1 - Dispositif de mesure automatique et sans contact du volume d'une couche deposee sur un substrat - Google Patents

Dispositif de mesure automatique et sans contact du volume d'une couche deposee sur un substrat

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Publication number
EP0128167A1
EP0128167A1 EP83903803A EP83903803A EP0128167A1 EP 0128167 A1 EP0128167 A1 EP 0128167A1 EP 83903803 A EP83903803 A EP 83903803A EP 83903803 A EP83903803 A EP 83903803A EP 0128167 A1 EP0128167 A1 EP 0128167A1
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EP
European Patent Office
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nozzle
substrate
ref
distance
thickness
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP83903803A
Other languages
German (de)
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Inventor
Michelle Carreras
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0128167A1 publication Critical patent/EP0128167A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B13/00—Measuring arrangements characterised by the use of fluids
    • G01B13/02—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring length, width or thickness
    • G01B13/06—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B13/00—Measuring arrangements characterised by the use of fluids

Definitions

  • the present invention relates to a device for automatic and contactless measurement of the volume of a layer deposited on a substrate. It applies to deposits made for electronic circuits by hybrid microelectronics technologies.
  • the device according to the invention makes it possible to measure the equivalent of a volume; we could just as easily measure a thickness, we would therefore have much richer information than just measuring the thickness.
  • the "thickness” measured could in this case be called “topological thickness”.
  • a hybrid circuit for example consists of an electrically insulated substrate on which are deposited different layers of electrically conductive materials, resistive linearly or not, dielectric or insulating.
  • the measurement by backscattering of beta rays faces the same difficulty as previously since it depends directly on the composition of the material deposited. Generally, a difference of 20% in the atomic numbers of the atoms constituting the substrate and the deposit is also necessary; this prohibits measurements on dielectric and insulator. Measurement by eddy current requires either non-conductive deposits on non-magnetic metals or conductive deposits on less conductive substrates. These limits generally prohibit it in hybrid microelectrics, mainly when one wants to carry out a measurement in wet which is the purpose of the control of screen printing machines.
  • Elipsometry and spectrophotometry generally used for the thickness measurement of oxides and nitrides, are not at all adapted to the types of deposits used in hybrid microelectronics.
  • the methods based on the Hall effect, the microresistance measurement or the coulometric measurement are suitable for metals but not for ceramic materials, moreover they are not compatible with a "wet" measurement.
  • Profilometers are widely used in hybrid microelectronics, but on the one hand they do not allow the measurement in wet and on the other hand the measurement is very localized, since there is only one section in a given plane and not the whole volume. Finally, they are slow and difficult to integrate into a chain of automatic measurements.
  • Optical cutting microcospes are also widely used in hybrid microelectronics, they allow contactless measurement but they have many drawbacks. They require an optical focus which complicates automation and on the other hand, their field is very limited and it is impossible by construction to visualize the whole of a section even for a width as small as 1mm.
  • the aim of the present invention is to remedy all of these drawbacks by presenting a principle of contactless, automatic measurement, making it possible to measure not just a simple thickness, but an equivalent topological thickness of a volume.
  • This non-contact measurement method however has many disadvantages: 1 - It is not suitable for wet measurement due to deformations of the liquid layer by the force of the gas jet.
  • the aim of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a method and a device for contactless measurement of an equivalent topological thickness of a volume which we will call (e v ).
  • the invention relates to a method of measuring e v on a deposit made on a substrate characterized in that it comprises the following phases:
  • a gas injection at constant pressure is carried out above the bare substrate near the resistance, this makes it possible to zero the level of the liquid in the measurement column.
  • a second injection of gas above the surface of the deposit makes it possible to measure the increased seed pressure due to this excess thickness and therefore to determine the thickness of the deposit by reading on the column of liquid.
  • a characteristic of the invention consists in using a nozzle whose shape is homotetic to that of the deposit to be measured. This essential characteristic allows us to measure the equivalent of a volume.
  • the flow of gas on the deposition surface depends directly on its shape, which makes it possible to integrate all of the irregularities in the section by a simple pressure measurement.
  • the shape nozzles can be produced by electro-erosion or any other method.
  • the invention also aims to ent a device for implementing the method and making it possible to automate the measurement on the maximum sensitivity of the measurement and for pressures of compatible ejection of the wet measurement.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a substrate with deposits of different shapes
  • FIG. 2 shows a general diagram of the topological thickness measurement device according to the invention
  • FIG. 5 shows the shape of the topological thickness measurement curves as a function of the height of the liquid column.
  • FIG. 1 there is shown in (l) a substrate on which are deposited several layers, for example three in number, identified in (2) (3) and (4) and made of a resistive material for example.
  • the measurement of the thickness e v is carried out in wet conditions, therefore before drying and before cooking.
  • the nozzles identified in (5) (6) and (7) according to their shapes allow, by being homotetic of the shapes of the resistors but remaining inscribed therein, to integrate all the variations in thickness of the deposit because the flow air streams is directly related to the linear flow resistance.
  • the nozzle (5) will have a square section if the deposit (2) has a square shape, but a circular section in this case there also gives good results if the circle is inscribed in the square formed by the resistance.
  • the nozzles (6) and (7) are of rectangular sections, because the shape of the resistors (3) and (4) is rectangular as can be seen in the figure (2), the substrate (1) is placed on a support (8) which maintains the substrate by suction or by any other method of holding.
  • a displacement table (9) integral with (8) can move laterally in x and vertically in z by means of an electric motor (10) for example.
  • the control of displacements x or z is given by a computer (11) which will manage the different phases of the topographic logic thickness measurement using a step or increment counter (12) and various usable peripherals (13) to record the measurements, print them and directly order the screen printing machine or the machine that made the deposit.
  • Figure 3 shows an example of the use of the device applied to screen printing inks to make hybrid modules - we observe that it is possible, by plotting the trend curve which is freed from momentary variations, to anticipate corrections on the machine or even stop. He is in possible effect of knowing according to the frequency of the measurements retained, in how many minutes for example, the parts will come out of the tolerances; we immediately see the immediate benefits that can be derived from such a measure to improve manufacturing yields.
  • the computer (11) is connected to the topological thickness sensor by means of a level measurement of the liquid column (14) carried out at (15). This leveling can be done using different sensors:
  • the level of the fixed liquid column will be maintained and the position of the substrate (1) will be varied by means of the table (9).
  • FIG. 5 shows the appearance of the curves observed experimentally by different forms of nozzle, the linearity zones have been represented at 1% for example, it can be observed that the linear zones move away very quickly depending on the diameter of the reference inlet nozzle (16) in FIG. 2 which determines the pressure P and according to the section of the outlet nozzle marked (20) in FIG. 2. This explains the difficulties of using a thickness measurement system at air pressure if it is not automatically brought back into its maximum linearity zone. Since the liquid column is used as a reference, the measurement of e v will be deduced from the number of increments in the z axis made by the table (9)
  • the device will therefore carry out the following operations:
  • the computer (11) generates the information necessary for the X or XY movement of the table (9) so that the deposit (2) faces the appropriately shaped nozzle (20) .
  • the air injected under low pressure P 2 will leave the form nozzle (20), the computer (11) will then generate rise information along the z axis at the table (9).
  • the table (9) will approach the substrate (1) up to a distance called reference z ref which will be determined as we have explained, by means of the level sensors on the liquid column (14).
  • This height z ref corresponds to the maximum sensitivity of the measurement of e v .
  • the reference voltage V ref generated by the photodetector diodes (23) or (24) will be equal to Vs.
  • This signal Vs received by the computer (11) will command a lateral movement X of the table (9) so that that the deposit
  • the table will therefore raise the substrate (1) towards the nozzle (20) until the liquid (14) again closes the diode (21), that is to say until the reference pressure P ref is again obtained.
  • the distance between the substrate and the nozzle will again be equal to z ref.
  • the substrate (1) has therefore moved in height by a distance equal to e, that is to say at the integration of the volume of the deposit (2) thanks to the shaped nozzle (20).
  • the computer (11) will therefore only have to count the number of increments traversed by the table (9) at each of the 2 measurement operations, by means of the counter (12) and by difference we obtain the number of increments corresponding to e v .
  • the calculator will multiply the number of increments by 0.1 to determine e v .
  • the method according to the invention also applies by keeping the substrate (1) fixed and by moving the nozzle (20) and its support (19) without departing from the scope of the invention.
  • topological thickness measurement device was made on a screen printing chain during conductor and resistance deposits; linear regression connecting the inverse of the resistance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Arrangements Characterized By The Use Of Fluids (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Le dispositif de mise en oeuvre consiste à injecter un gaz sous pression constante et faible par l'intermédiaire d'un gicleur dont la section est homotétique et inscrite dans la forme de la couche déposée de façon à intégrer l'ensemble des variations d'épaisseur de ladite couche. Le gicleur (19, 20) placé au-dessus du dépôt (2) à une distance donnée (z réf) est ensuite placé au-dessus du substrat nu (1) sans modifier la hauteur initiale du gicleur par rapport au substrat de sorte que le substrat se trouve à une distance égale à la somme de la hauteur de référence (z réf) et de l'épaisseur topologique (ev) du dépôt, puis à déplacer verticalement le substrat ou le gicleur de façon à ce qu'en fin de déplacement, le substrat nu se trouve à la distance de référence (z réf), et à détecter cette distance de déplacement qui est égale à l'épaisseur topologique (ev) de la couche. Les distances de référence (z réf) sont détectées au moyen d'un capteur de pression (14,15) basé sur le déplacement d'une colonne de liquide ou sur les modifications de paramètres physiques d'un détecteur solide.

Description

DISPOSITIF DE MESURE AUTOMATIQUE ET SANS CONTA DU VOLUME D 'UNE COUCHE DEPOSEE SUR UN SUBS TRA T
La présente invention concerne un dispositif de mesure automatique et sans contact du volume d'une couche déposée sur un substrat. Elle s'applique aux dépôts réalisés pour les circuits électroniques par les technologies de microélectronique hybride.
Le dispositif selon L'invention permet de mesurer l'équivalent d'un volume ; nous pourrions tout aussi bien mesurer une épaisseur, nous aurions dès lors une information beaucoup plus riche que la seule mesure de l'épaisseur. L"épaisseur" mesurée pourrait être nommée dans ce cas "épaisseur topologique".
D'une façon générale, on sait qu'un circuit hybride par exemple est constitué d'un substrat isolé électriquement sur lequel on dépose différentes couches de matériaux conducteurs de l'électricité, résistifs linéairement ou non, diélectriques ou isolants.
Si l'on prend le cas des résistances obtenues à partir d'encres résistives déposées sur un substrat on est amené à contrôler l'épaisseur du dépôt avec une bonne précision car celle-ci détermine la valeur finale de la résistance selon la relation classique :
R : Résistance
P : Résistivité du matériau
L : Longueur de la résistance s : Section de la résistance Si l'on considère que la résistance est de section rectangulaire, on peut écrire : s = 1 x e avec 1 : largeur de la résistance e : épaisseur de la résistance
On peut donc écrire, en posant L/l = N (nombre de carrés)
Pet N étant des constantes on observe que la valeur de la résistance est directement liée à celle de l'épaisseur :
Jusqu'à maintenant, l'homme de l'art corrige son process en mesurant (e), or cette façon de faire pose au moins 3 problèmes de base :
1. Il est nécessaire de mesurer l'épaisseur dès que le depôt a été formé c'est-à-dire, selon les termes du métier, de mesurer en "humide" ou en "cru" afin de ne pas attendre la fin du processus (environ
60 à 90mn plus tard) et risquer de jeter un grand nombre de substrats pour cause de hors valeurs.
2. L'homme de l'art sait que le terme épaisseur est extrêmement vague et on ne peut plus im précis. En effet, le forme du dépôt n'est pas parallèlépipèdique et seule la relation (1) est applicable puisqu'elle ne considère que la section de l'élément résistif sans faire d'hypothèse sur la forme de cette section. Or l'ensemble des fabricants de circuits hybrides serigrap nié s, utilise la relation (2) car l'épaisseur est la seule mesure qu'ils peuvent appréhender. On voit sur la figure 1 que ceci est une illusion et qu'aucune corrélation fine ne peut être obtenue entre cette mesure de l'épaisseur "e" et la valeur de la résistance obtenue après cuisson, en conséquence, on ne peut bâtir de systèmes de sérigraphie qui s'autocorrigeraient et qui seraient ainsi réellement automatiques. Selon les largeurs des résistances et leur longueur on peut obtenir différentes formes de section ; celles-ci résultent de l'équilibre des forces de tension superficielles et des forces de gravité. Ainsi, quelles informations peut donner la mesure de "e" dans le cas de la résistance 1 c'est-à-dire le cas des petites largeurs 11 (≤1mm) dans celui de 3 ou celui de 4 pour laquelle 13est supérieur à Let approximativement supérieur à 2m m . 3. Les méthodes de mesure de l'épaisseur actuellement utilisées ne permettent mêm e pas de mesurer la section ou l'épaisseur moyenne.
Les solutions actuellement connues sont inadaptées au problème de la mesure des épaisseurs de dépôt sérigraphiés ou déposés par une autre méthode. On peut présenter les différentes méthodes de mesure actuellement disponibles en montrant leurs limites ce qui fera mieux ressortir l'intérêt de notre invention. La mesure par fluorescence RX, si elle est effectivement sans contact, est toutefois liée à la nature des atomes constituant la couche, or pour ce qui concerne les encres résistives depuis les faibles valeurs (quelques ohms par carré) jusqu'aux très fortes valeurs (quelques dizaines de mégohms par carré) leur composition est essentiellement variable. Enfin la mesure prend entre 5 et 30 secondes.
La mesure par rétrodiffusion des rayons béta se heurte à la même difficulté que précédemment pu isqu' elle dépend directement de la composition du matériau déposé. Généralement, une différence de 20% dans les numéros atomiques des atomes constituant le substrat et le dépôt est par ailleurs nécessaire ; ceci interdit les mesures sur diélectrique et isolant. La mesure par courant de Foucault nécessite ou bien des dépôts non-conducteurs sur des métaux non magnétiques ou bien des dépôts conducteurs sur des substrats moins conducteurs. Ces limites l'interdisent généralement en microélectrique hybride, principalement lorsque l'on veut effectuer une mesure en humide ce qui est le but de l'asservissement des machines de sérigraphie.
L'induction magnétique ne concerne que les dépôts no n conducteurs sur substrat magnétique, elle n'est donc pas utilisable en général. L'élipsométrie et la spectrophotométrie, généralement utilisées pour la mesure d'épaisseur des oxydes et des nitrures ne sont pas du tout adaptées aux types de dépôts utilisés en microélectronique hybride. Les méthodes basées sur l'effet Hall, la mesure de microrésistance ou la mesure coulométrique sont adaptées aux métaux mais non aux matériaux céramiques par ailleurs ils ne sont pas compatibles d'une mesure en "humide". Les profilomètres sont très utilisés en microélectronique hybride, mais d'une part ils ne permettent pas la mesure en humide et d'autre part la mesure est très localisée, puisque l'on n'a qu'une section en un plan donné et non l'ensemble du volume. Enfin ils sont lents et difficiles à intégrer dans une chaine de mesures automatiques.
Les microcospes de coupe optique sont également beaucoup utilisés en microélectronique hybride, ils permettent la mesure sans contact mais ils présentent de nombreux inconvénients. Ils nécessitent une miseau point optique ce qui complique l'automatisation et d'autre part, leur champ est très limité et il est impossible par construction de visualiser l'ensemble d'une section même pour une largeur aussi faible que 1mm. La présente invention a pour but de remédier à l'ensemble de ces inconvénients en présentant un principe de mesure sans contact, automatique, et permettant d e mesurer non plus une simple épaisseur, mais une épaisseur topologique équivalente d'un volume. On a vu avec la relation (1) que R est inversement proportionnel à la section ; mais on peut introduire le volume (V) dans cette relation en admettant en première approximation la relation : V = s x L (la section "s" étant de forme absolument quelconque). On obtient L étant déterminée par l'écartement des plots de contact est relativement précis et constant, on peut donc observer que : R= f (1/V) (4)
On connait depuis quelques: dizaines d'années une mesure d'épaisseur basée sur la variation de pression d'un gaz à la sortie d'une buse, plus la buse est près de la surface à mesurer et plus la pression en sortie s'accroit. Cette méthode a été très utilisée en mécanique de précision, des précisions de l'ordre de 0,1 micromètre pouvant être obtenue et lue sur une colonne de liquide.
Ce procédé de mesure sans contact présente toutefois de nombreux inconvénients : 1 - Il n'est pas adapté à la mesure en humide par suite des déformations de la couche liquide par la force du jet de gaz.
2 - Il ne permet de mesurer l'épaisseur que sur une partie du dépôt. 3 - La mesure différentielle par rapport au substrat n'est pas facilement réalisable.
4 _ l'appréciation des différences de hauteur d'une colonne liquide est peu fiable et pas facilement automatisable car le facteur d'amplification dans la colonne peut atteindre 10 000.
5 - L'appareil ne permet pas de se situer automatiquement dans la zone de sensibilité maximale de la courbe : déplacement de la colonne de liquide = f (distance buse/surface à mesurer que nous appellerons (z))
La présente invention a pour but de remédier à ces inc onvénients en proposant une méthode et un dispositif de mesure sans contact d'une épaisseur topologique équivalente d'un volume que nous nommerons (ev). Pour ce faire, l'invention a pour objet un procédé de mesure de ev sur un dépôt effectué sur un substrat caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes:
- une injection de gaz à pression constante est réalisée au-dessus du substrat nu à proximité de la résistance, ceci permet de faire la mise à zéro du niveau du liquide dans la colonne de mesure. - une deuxième injection de gaz au-dessus de la surface du dépôt permet de mesurer l'accrois sèment de pression dû à cette surépaisseur et donc de déterminer l'épaisseur du dépôt par lecture sur la colonne de liquide.
Une caractéristique de L'invention consiste à utiliser un gicleur de forme homotétique de celle du dépôt à mesurer. Cette caractéristique essentielle nous permet de mesurer l'équivalent d'un volume. L'écoulemement du gaz sur la surface de dépôt dépend directement de sa forme ce qui permet d'intégrer l'ensemble des irrégularités de la section par une simple mesure de pression. Les gicleurs de forme peuvent être réalisés par électro-érosion ou tout autre méthode L'invention vise égalera ent un dispositif de mise en oeuvre du procédé et permettant d'automatiser la mesure sur le maximum de sensibilité de la mesure et pour des pressions d'éjection compatibles de la mesure en humide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront m ieux dans la description détaillée qui suit et se rêfèrentaux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un substrat avec des dépôts de différentes formes;
- la figure 2 représente un schéma général du dispositif de mesure d'épaisseur topologique selon l'invention ;
- la figure 3 représente l'allure d'une courbe de mesure de l'épaisseur ;
- la figure 4 représente une vue de détail du système de détection du niveau de la colonne de liquide
- la figure 5 représente l'allure des courbes de mesure de l'épaisseur topologique en fonction de la hauteur de la colonne de liquide.
Les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments sur toutes ces figures.
Sur la figure 1, on a représenté en (l)un substrat sur lequel sont déposés plusieurs couches, par exemple au nombre de trois, repérés en (2) (3)et (4 )et constitués d'un matériau résistif par exemple.
Selon un aspect de l'invention la mesure de l'épaisseur ev est effectuée en humide donc avant séchage et avant cuisson. Les gicleurs repérés en (5) (6)et(7)selon leurs formes permettent, en étant homotétiques des formes des résistances mais en restant inscrits dans celles-ci, d'intégrer toutes les variations d'épaisseur du dépôt car l'écoulement des filets d'air est directement lié à la résistance linéique d'écoulement. Ainsi le gicleur (5)aura une section carrée si le dépôt (2 )a une forme carrée, mais une section circulaire dans ce cas là donne aussi de bons résultats si le cercle est inscrit dans le carré constitué par la résistance.
Les gicleurs (6)et(7)sont de sections rectangulaires, car la forme des résistances (3)et (4) est rectangulaire comme on peut le voir sur la figure (2), le substrat(1) est posé sur un support (8) qui maintient le substrat par aspiration ou par tout autre méthode de maintien.
Une table à déplacements (9) solidaire de (8) peut se déplacer latéralement en x et verticalement en z au moyen d'un moteur électrique (10) par exemple. La commande des déplacements x ou z est donnée par un calculateur (11) qui va gérer les différentes phases de la mesure de l'épaisseur topo logique en utilisant un compteur de pas ou d'incréments (12) et différentss périphériques (13 ) utilisables pour enregistrer les mesures, les imprimer et commander directement la machine de sérigraphie ou la machine ayant réalisé le dépôt. La figure 3 présente un exemple d'utilisation du dispositif appliqué à la sérigraphie d'encres pour réaliser des modules hybrides - on observe qu'il est possible, en traçant la courbe tendancielle qui s'affranchit des variations momentannées, d'anticiper les corrections sur la machine ou même l'arrêt. Il est en effet possible de savoir selon la fréquence des mesures retenues, dans combien de minutes par exemple, les pièces sortiront hors des tolérances ; on constate de suite les avantages immédiats que l'on peut tirer d'une telle mesure pour améliorer les rendements de fabrication.
Le calculateur (11) est relié au capteur d'épaisseur topologique par l'intermédiaire d'une mesure de niveau de la colonne de liquide (14) effectuée en (15). Ce repérage du niveau peut s'effectuer au moyen de d ifférents capteurs :
- capteurs de pression
- échelle de photodiodes
- barrette de CCD etc...
Tous servent alors à mesurer directement ou indirectement la hauteur exacte de la colonne de liquide (14)
Selon un aspect très important de l'invention, on va maintenir le niveau de la colonne de liquide fixe et faire varier la position du substrat (1) au moyen de la table (9). Cette disposition présente les avantages suivants :
- a - simplification du dispositif de détection de niveau qui se réduit par exemple à deux photodiodes comme présenté sur la figure4.
Les deux diodes pho toêm ettrices (21) et (22) reliées entre elles sont alimentées en tension Ve ; les deux diodes photodétectrices (23) et (24) généreront un courant selon la position de la colonne de liquide (14) ; ce courant déterminera la tension de sortie Vs en traversant la résistance (25). Le niveau de la colonne de liquide (14) sera donc détecté facilement par ce moyen. b - utilisation de la partie linéaire et la plus sensible de la courbe h = f(ev) avec h : hauteur de la colonne de liquide e : épaisseur topologique du dépôt.
La figure 5 présente l'allure des courbes relevées expérimentalement par différentes formes de gicleur, on a représenté les zones de linéarité à 1% par exem ple, on peut observer que l'on s'éloigne très vite des zones linéaires selon le diamètre du gicleur d'entrée repère(16) sur la figure 2 qui détermine la pression P et selon la section du gicleur de sortie repéré(20) sur la figure 2. Ceci explique les difficultés d'utilisation d'un système de mesure d'épaisseur à pression d'air si celui-ci n'est pas automatiquement ramené dans sa zone de linéarité maximale. Puisque la colonne de liquide est utilisée comme référence, la mesure de ev sera déduite du nombre d'incréments dans l'axe z effectués par la table (9)
Le dispositif va donc effectuer les opérations suivantes : Le calculateur (11) génère les informations nécessaires au déplacement X ou XY de la table (9) de façon à ce que le dépôt(2) soit en regard du gicleur de forme adéquate (20). L'air injecté sous faible pression P2 va sortir du gicleur de forme (20), le calculateur (11) va alors généré une information de montée selon l'axe z à la table (9). La table (9) va approcher le substrat (1) jusqu'à une distance dite de référence z ref qui sera déterminée comme nous l'avons explicité, au moyen des capteurs de niveau sur la colonne de liquide (14). Cette hauteur z ref correspond au maximum de sensibilité de la mesure de ev . La tension de référence V ref générée par les diodes photodétec trices (23) ou (24) sera égale à Vs. Ce signal Vs reçu par le calculateur (11) va commander un déplacement latéral X de la table (9) de façon à ce que le dépôt
(2) ne soit plus sous le gicleur (20). Le substrat nu à proximité immédiate du dépôt va se trouver sous le gicleur à une distance z égale à z ref plus l'épaisseur topologique e v soit : z = z ref + ev ; comme z est supérieur à z ref le niveau du liquide (14) descend dans la colonne car la pression à la sortie du gicleur baisse. Le liquide n'obstruant plus le passage de lalumière émise par les diodes (21) et (22) le calculât eur (11) va recevoir un signal différent du signal V ref ; il va donc générer un signal d'erreur sous forme d'une imulsion vers le moteur (10) de la table (9) de façon à rétablir V réf. La table va donc faire remonter le substrat (1) vers le gicleur (20) jusqu'à ce que le liquide (14) obture de nouveau la diode (21), c'est-àdire jusqu'à ce que la pression de référence P ref soit de nouveau obtenue. On sera certain alors que la distance substrat nu-gicleur sera de nouveau égale à z ref. Dans ces conditions, le substrat (1) s'est donc déplacé en hauteur d'une distance égale à e c'est-àdire à l'intégration du volume du dépôt (2) grâce au gicleur de forme (20). Le calculateur (11) n'aura donc qu'à compter le nombre d'incréments parcourus par la table (9) à chacune des 2 opérations de m esure, au moyen du compteur (12) et par différence on obtient le nombre d'incréments correspondant à ev . Sachant que les tables pas à pas standards permettent de travailler avec des incréments de 0,1 m le calculateur multipliera le nombre d'incréments par 0,1 afin de déterminer ev. Le procédé selon l'invention s'applique également en maintenant le substrat (1) fixe et en déplaçant le gicleur(20) et son support (19) sans sortir du cadre de l'invention.
L'utilisation du dispositif de mesure de l'épaisseur topologique a été faite sur une chaine de sérigraphie lors des dépôts de conducteur et de résistance ; la régression linéaire reliant l'inverse de la résistance
1/R mesurée après cuisson et l'épaisseur topologique e est corrélée avec un coefficient de corrélation supérieur à 0 ,98 ce que nous n'avons jamais obtenu avec les autres méthodes de mesure d'épaisseur. Seule, la méthode de mesure du poids de. pâte déposée, en utilisant une balance électronique de très haute précision (0,05 mg) et un substrat comportant peu de résistances nous avait permis d'atteindre ce coefficient, ce qui confirme en fait que cette mesure de ev est équivalente à celle d'un volume donc d'une masse m, puisque seul le terme de masse spécifique d sépare ces 2 mesures avec m = V.d Le dispositif a également été essayé pour maintenir une cuve de liquide à un niveau constant. Il s'agissait de l'enrobage plastique de condensateurs, ce dispositif pouvait d'tecter le niveau du liquide et asservir la montée de la cuve contenant le liquide au fur et à mesure de la consommation de celui-ci par l'enrobage des condensateurs.
L'invention a été décrite en l'appuyant sur quelques exemples de réalisation, mais elle recouvre toutes les variantes que l'homme de l'art trouvera évident d'y apporter, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leur combinaison si celles-ci sont effectuées selon l'esprit de l'invention. L'invention est précisée par les revendications ciaprès.

Claims

REVENDICATION
1. Procédé de mesure d'une épaisseur topologique équivalente d'un volume, d'une couche déposée sur un substrat par l'intermédiaire de la mesure d'une pression de gaz sensible d'une part à la distance entre l'éjecteur et la surface du dépôt ; cette dernière particularité conduit en utilisant des gicleurs ou des buses d'éjection de section appropriée par rapport aux dimensions du dépôt vues par le gicleur, d'atteindre une mesure intégrant l'ensemble des variations d'épaisseur en tout point du dépôt ; caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- une première injection de gaz à pression faible et constante par un gicleur (20) placé au-dessus du dépôt (2) à une distance dite de référence (z réf), la pression correspondante (P réf) est repérée par une colonne de liquide (14).
- une deuxième injection de gaz à la même pression sans modification de la distance entre le gicleur et le substrat (z réf) permet de placer le gicleur en regard du substrat nu.
- un déplacement du substrat (1) ou du gicleur (20) de façon à ce que la distance gicleur-surface à mesurer soit encore égale à la distance de référence ( z réf) correspondant à la plage de sensibilité maximale. - une détection de la valeur du déplacement du substrat ou du gicleur qui conduit directement à l'épaisseur topologique ev de la couche à mesurer.
2. Dispositif de mesure pour mise en oeuvre du procéd selon la revendication 1 caractérisé en ce que la forme de la section du gicleur d'éjection du gaz (20) est homotétique de la forme du dépôt et inscrite dans celle-ci de façon à Intégrer l'ensemble des variations de l'épaisseur et à ob tenir une information précise sur le volume de matériau déposé
3 . Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance de référence (z réf) est déterminée de telle sorte que la pression de référence (P réf) qui lui est associée corresponde au maximum de sensibilité et de linéarité de la relation : (P réf) = f (ev) ou de la relation : hauteur du liquide dans la colonne (h) = f (ev).
4. Dispositif de mesure de l'épaisseur topo logique d'une couche déposée sur un substratplan ou non, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (19) portant une buse de forme ou un gicleur (20) injectant un gaz sous une pression maintenue constante par un système du type bulieur (17) et suffisam ment faible pour permettre la mesure en humide sans modi fier la forme du dépôt (2) et constitué :
- des moyens (15) de conversion en signal électrique de la pression du gaz d'éjection par l'intermédiaire d'une colonne de liquide (14) ; délivrant un premier signal (V réf) pour une pression correspondant à une première distance dite de référence (z réf) entre l'extrémité du gicleur (20) et la surface à mesurer (2) et un second signal pour une pression du gaz correspondant à une seconde distance (z) entre le gicleur (20) et la surface du substrat nu (1) ;
- des moyens (11) de gestion entre le signal de référence et le second signal, fournissant un signal d'erreur lorsque ce dernier signal est différent du signal de référence ;
- des moyens (10) de commande du déplacement vertical du substrat (1) ou du gicleur (20) mis en action par le signal d'erreur et s'arrêtant en absence de signal d'erreur indiquant donc, lors de l'injection du gaz sur le substrat nu (1) la seconde distance qui devient ainsi égale à la distance de référence (z réf) - des moyens (12) de détection du déplacement du substrat ou du gicleur de façon à ce que, lors de l'injection du gaz sur le substrat nu, le substrat (1) ou le gicleur (20) se déplace d'une distance égale à l'épaisseur topologique (ev) du dépôt.
5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens (15) de conversion sont constitués de deux ensembles pho toop tiqu es (21,22,23,24) placés face à fa ce de part et d'autre de la colonne de linuide (14) et comprenant chacun une diode pho toém e ttr ic e et une diode photodétectrice émettant un signal électrique lors de la réception d'un rayon de lumière visible ou non émis lorsque le liquide atteint un niveau tel qu'il laisse passer le rayon de lumière au travers de la colonne contenant le liquide.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la distance de référence (z réf) est dé terminée de façon à ce que le niveau du liquide qui lui est associé soit compris entre les deux rayons lumineux émis par les deux diodes photoémettrices (21,22) le liquide masquant ainsi un seul des rayons de lumière émis, et en ce que la seconde hauteur du liquide correspondant à la seconde distance différente de celle de référence est telle que le niveau du liquide est situé à l'extérieur de l'intervalle compris entre les 2 rayons de lumière émis.
7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de comparaison comprennent un calculateur (11) générant une impulsion dite de de commande représentative du signal d'erreur présent lorsque le second signal électrique est différent du signal de référence (V réf).
8. Dispositif seIon la revendication 7, caractérisé en ce que le substrat (1) est monté solidairement sur une table (9) pouvant se déplacer verticalement alors que le gicleur (20) est maintenu fixe, en ce que les moyens de déplacement comportent un moteur (10) piloté par le calculateur (11) et destiné à faire monter la table d'un incrément à chaque impulsion de commande reçue, et en ce que les moyens de détection comportent un compteur (38) du nom.bre d'impulsions de commande reçues, permettant ainsi de déterminer la distance sur laquelle la table s'est déplacée et qui est égale à l'épaisseur topo logique (ev) de la couche.
9. Dispositif de mesurepar mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de pression solide à la place de la colonne de liquide (14) permettant de suivre les variations de pression avec un très faible temps de réponse et une sensibilité programmable.
10. Utilisation du procédé tel que défini selon l'une des revendications 1 et 3, à une pâte résistive déposée par sérigraphie sur un substrat pour microélectronique hybride, caractérisé en ce que la mesure de l'épaisseur de la pâte résistive est réalisée en humide donc avant cuisson ce qui permet d'inclure le dispositif dans une chaine automatique de sérigraphie et de régler la machine en temps réel.
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