FR2877766A1

FR2877766A1 - Etching, rinsing and drying of substrates in the same tank using a protective liquid to limit sticking phenomena during the fabrication of microsystems

Info

Publication number: FR2877766A1
Application number: FR0411897A
Authority: FR
Inventors: Marchionni Marie Dominiq Bruni
Original assignee: VACO MICROTECHNOLOGIES SA
Current assignee: VACO MICROTECHNOLOGIES SA
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2006-05-12

Abstract

The etching, rinsing and drying of substrates (1), in the same tank (3) made up of a lower part and a liquid inlet-outlet system (4), comprises: etching by total immersion of the substrates in an etching liquid (5); at least one rinsing in a rinsing liquid introduced by the inlet-outlet system; and drying by the passage of the substrates across a drying liquid arranged above the rinsing liquid. An apolar protective liquid (6) immiscible in water, non-reactive to the substrates and having density lower than those of the engraving and rinsing liquids, is introduced into the tank, before the etching stage, and is maintained in the tank, at least until the drying stage, such that, before the drying stage, the substrates stay permanently, totally immersed in at least one of the etching, protective and rinsing liquids.

Description

Procédé de gravure, de rinçage et de séchage de substrats limitant lesA method of etching, rinsing and drying substrates

phénomènes de collage.collage phenomena.

Domaine technique de l'invention L'invention concerne un procédé de gravure, de rinçage et de séchage de substrats, dans un même bac comportant, à une partie inférieure, des moyens d'entrée-sortie de liquide, comprenant au moins successivement: une étape de gravure par immersion totale des substrats dans un liquide de gravure, au moins une étape de rinçage dans un liquide de rinçage introduit par les moyens d'entrée-sortie, une étape de séchage par passage des substrats à travers un liquide de séchage disposé au-dessus du liquide de rinçage. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a method for etching, rinsing and drying substrates, in the same tank comprising, at a lower part, liquid inlet-outlet means, comprising at least one of: step of etching by total immersion of the substrates in an etching liquid, at least one rinsing step in a rinsing liquid introduced by the input-output means, a step of drying by passing the substrates through a drying liquid disposed above the rinsing liquid.

État de la technique Lors de la fabrication de microsystèmes, tels que les MEMS, la libération des microstructures des substrats nécessite de multiples précautions pour ne pas endommager les microstructures réalisées. La libération des microstructures du substrat est généralement réalisée par gravure humide de la couche sacrificielle ayant servie à former lesdites microstructures. La gravure humide correspond à une gravure en milieu liquide tel que dans un bain d'acide fluorhydrique. Une fois, la couche sacrificielle retirée, la gravure est arrêtée et les substrats sont rincés dans un liquide de rinçage, de manière à éliminer le liquide de gravure ainsi que les résidus chimiques issus de la gravure. Cette étape de rinçage, est généralement réalisée en utilisant, comme liquide de rinçage, de l'eau dé-ionisée ultra-pure (EDI). Les substrats sont ensuite séchés. STATE OF THE ART When manufacturing microsystems, such as MEMS, the release of the microstructures of the substrates requires multiple precautions in order not to damage the microstructures produced. The release of the microstructures of the substrate is generally carried out by wet etching of the sacrificial layer having served to form said microstructures. The wet etching corresponds to an etching in a liquid medium such as in a hydrofluoric acid bath. Once, the sacrificial layer removed, the etching is stopped and the substrates are rinsed in a rinsing liquid, so as to remove the etching liquid and the chemical residues resulting from the etching. This rinsing step is generally performed using, as rinsing liquid, ultra-pure deionized water (EDI). The substrates are then dried.

Pour certaines applications, les étapes successives de gravure, de rinçage et de séchage se font dans des bacs indépendants nécessitant le transfert du panier contenant les substrats d'un bac à l'autre. Or, dans le cas des microsystèmes, la sortie des substrats du bain entre les étapes précédant le séchage n'est pas possible, car elle entraîne une destruction et/ou un phénomène de collage des microstructures. Les figures 1 et 2 illustrent, le phénomène de collage d'un o substrat 1 comportant, à sa surface, une microstructure sous forme de poutres 2. A la figure 1, bien que l'ensemble des poutres 2 soit libéré, certaines poutres 2a sont collées à la surface du substrat 1 et d'autres poutres 2b sont collées entre elles. On parle alors de collage vertical pour les poutres 2a et de collage latéral pour les poutres 2b. A la figure 2, l'ensemble des poutres 2 est parfaitement et uniformément libéré, aucun contact ne se produisant entre les poutres et la surface du substrat ou entre les différentes poutres. For some applications, the successive stages of etching, rinsing and drying are done in independent bins requiring the transfer of the basket containing the substrates from one tray to another. However, in the case of microsystems, the exit of the bath substrates between the steps prior to drying is not possible because it leads to destruction and / or microstructure bonding phenomenon. FIGS. 1 and 2 illustrate the phenomenon of bonding a substrate 1 comprising, on its surface, a microstructure in the form of beams 2. In FIG. 1, although the set of beams 2 is released, certain beams 2a are glued to the surface of the substrate 1 and other beams 2b are glued together. This is called vertical gluing for the beams 2a and side gluing for the beams 2b. In Figure 2, the set of beams 2 is perfectly and uniformly released, no contact occurring between the beams and the surface of the substrate or between the various beams.

II a été proposé, dans la demande de brevet WO-A1-03/054930, de réaliser la gravure, le rinçage et le séchage de substrats dans un même bac, en laissant les substrats immergés dans un milieu liquide depuis l'étape de gravure jusqu'à la fin de l'étape de rinçage. Le bac comporte en sa partie inférieure un fond diffuseur et en sa partie supérieure une goulotte de débordement. La partie supérieure du bac comporte, également, des déflecteurs destinés à créer un flux de liquide de haut en bas, au voisinage des substrats. Le fond diffuseur permet d'injecter successivement, dans le bac, un liquide de gravure et de l'eau dé-ionisée servant de liquide de rinçage. L'eau dé-ionisée injectée par le fond diffuseur chasse, par effet piston, le liquide de gravure qui est alors évacué par la goulotte de débordement. Pendant cette étape de remplacement du liquide de gravure par le liquide de rinçage, les substrats restent immergés dans un milieu liquide. Le bac est également équipé d'une rampe d'injection destinée à injecter un liquide de séchage non miscible dans l'eau dé-ionisée et de densité plus faible que l'eau, pour former une couche superficielle au-dessus de l'eau dé-ionisée. Les substrats sont, alors, séchés en passant à travers la couche superficielle de liquide de séchage. It has been proposed in the patent application WO-A1-03 / 054930 to perform etching, rinsing and drying of substrates in the same tank, leaving the substrates immersed in a liquid medium since the etching step. until the end of the rinsing step. The tray has in its lower part a diffuser bottom and in its upper part an overflow chute. The upper part of the tray also includes baffles for creating a flow of liquid from top to bottom, in the vicinity of the substrates. The diffuser bottom is used to inject successively into the tray, an etching liquid and deionized water as a rinsing liquid. Deionized water injected by the diffuser base, by piston effect, flushes the etching liquid which is then discharged through the overflow chute. During this step of replacing the etching liquid with the rinsing liquid, the substrates remain immersed in a liquid medium. The tank is also equipped with an injection ramp intended to inject a drying liquid immiscible in deionized water and of a lower density than water, to form a superficial layer above the water deionized. The substrates are then dried by passing through the surface layer of drying liquid.

Cette méthode nécessite, cependant, d'introduire de l'eau dé-ionisée comme liquide de rinçage dans un bac rempli d'acide fluorhydrique. Or, l'eau dé-ionisée et l'acide fluorhydrique se mélangent, ce qui provoque un effet de dilution qui o peut être défavorable à l'arrêt de la gravure, car, en milieu dilué, des réactions secondaires peuvent prédominer sur le mécanisme principal. De plus, l'effet piston étant trop violent, il engendre un effet mécanique ayant tendance à détruire les microstructures et il nécessite un équipement relativement complexe et coûteux. Enfin, l'introduction de l'eau dé-ionisée dans le bac rempli d'acide fluorhydrique provoque un dégagement de chaleur néfaste. This method requires, however, to introduce deionized water as a rinsing liquid in a tray filled with hydrofluoric acid. However, de-ionized water and hydrofluoric acid mix, which causes a dilution effect which may be unfavorable to stopping the etching, because, in diluted medium, side reactions may predominate over the mechanism main. In addition, the piston effect being too violent, it generates a mechanical effect tending to destroy the microstructures and it requires a relatively complex and expensive equipment. Finally, the introduction of the deionized water in the tray filled with hydrofluoric acid causes a release of harmful heat.

Objet de l'invention L'invention a pour but de réaliser un procédé de gravure, de rinçage et de séchage de substrats remédiant aux inconvénients de l'art antérieur et permettant, plus particulièrement, de limiter efficacement, lors des différentes étapes du procédé, la destruction et/ou les phénomènes de collage des microstructures. OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a process for etching, rinsing and drying substrates which overcomes the drawbacks of the prior art and which makes it possible, more particularly, to effectively limit, during the various steps of the process, the destruction and / or the phenomena of bonding the microstructures.

Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'un liquide de protection apolaire, non miscible dans l'eau, non réactif aux substrats et ayant une densité inférieure aux densités respectives du liquide de gravure et du liquide de rinçage, est introduit dans le bac, avant l'étape de gravure et est maintenu dans le bac, au moins jusqu'à l'étape de séchage, de manière à ce que, avant l'étape de séchage, les substrats restent, en permanence, totalement immergés dans au moins un des liquides de gravure, de protection et de rinçage. According to the invention, this object is achieved by the fact that an apolar water-immiscible protective liquid which is non-reactive with the substrates and which has a density lower than the respective densities of the etching liquid and the rinsing liquid, is introduced into the tank, before the etching step and is kept in the tank, at least until the drying step, so that, before the drying step, the substrates remain, permanently, totally immersed in at least one of the etching, protective and rinsing liquids.

Selon un développement de l'invention, à la fin de l'étape de gravure et avant l'introduction du liquide de rinçage, une étape de vidange du liquide de gravure est réalisée par les moyens d'entrée-sortie du bac et, à l'issue de l'étape de vidange, les substrats sont totalement immergés dans le liquide de protection. According to a development of the invention, at the end of the etching step and before the introduction of the rinsing liquid, a step of emptying the etching liquid is performed by the input-output means of the tray and, at the result of the emptying step, the substrates are totally immersed in the protective liquid.

o Selon un mode de réalisation préférentiel, le procédé comporte, au moins deux étapes successives de rinçage, séparées par une étape de vidange du liquide de rinçage, réalisée par les moyens d'entrée-sortie du bac et à l'issue de laquelle les substrats sont totalement immergés dans le liquide de protection. According to a preferred embodiment, the method comprises at least two successive rinsing steps, separated by a flushing liquid emptying step, carried out by the inlet-outlet means of the tank and at the end of which the substrates are totally immersed in the protective liquid.

Plus particulièrement, l'étape de séchage peut être réalisée en vidangeant la totalité du contenu du bac par les moyens d'entrée-sortie ou en retirant les substrats par la partie supérieure du bac, de sorte que les substrats passent à travers le liquide de séchage. More particularly, the drying step can be carried out by draining the entire contents of the tank by the inlet-outlet means or by removing the substrates from the upper part of the tank, so that the substrates pass through the liquid of the tank. drying.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le liquide de séchage est constitué par le liquide de protection. According to another characteristic of the invention, the drying liquid is constituted by the protective liquid.

Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: 2877766 5 Les figures 1 et 2 représentent des clichés réalisés par microscopie électronique à balayage de substrats comportant des microstructures. Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention given by way of non-limiting example and represented in the accompanying drawings, in which: FIGS. 1 and 2 show clichés made by scanning electron microscopy of substrates with microstructures.

La figure 3 représente l'évolution de chaque concentration en espèces chimiques, lors d'une étape de gravure d'oxyde de silicium par de l'acide fluorhydrique, en fonction de la concentration totale des espèces chimiques. FIG. 3 represents the evolution of each concentration of chemical species, during a step of etching silicon oxide with hydrofluoric acid, as a function of the total concentration of the chemical species.

La figure 4 illustre la contribution des espèces (HF)2 et HF2- lors de l'étape de gravure par une solution d'acide fluorhydrique. FIG. 4 illustrates the contribution of the species (HF) 2 and HF2- during the etching step with a solution of hydrofluoric acid.

Les figures 5 à 11 représentent schématiquement en coupe les différentes étapes d'un procédé de gravure, de rinçage et de séchage de substrats selon io l'invention. Figures 5 to 11 show schematically in section the various steps of a method of etching, rinsing and drying substrates according to the invention.

Description de modes particuliers de réalisation Description of particular embodiments

La gravure, le rinçage et le séchage de substrats sont réalisés dans un même bac en réalisant successivement: une étape de gravure par immersion totale des substrats dans un liquide de gravure tel que l'acide fluorhydrique, au moins une étape de rinçage par immersion totale dans un liquide de rinçage - et une étape de séchage par passage des substrats à travers un liquide de séchage disposé au-dessus du liquide de rinçage. The etching, rinsing and drying of substrates are carried out in the same tank by successively performing: a step of etching by total immersion of the substrates in an etching liquid such as hydrofluoric acid, at least one rinsing step by total immersion in a rinsing liquid - and a drying step by passing the substrates through a drying liquid disposed above the rinsing liquid.

De telles opérations permettent de libérer les microstructures de substrats destinés à former des microsystèmes. A titre d'exemple, le liquide de gravure permet d'éliminer, par attaque chimique, la couche sacrificielle d'oxyde de silicium ayant servie à la fabrication des microstructures et l'élimination de cette couche sacrificielle permet la libération des microstructures. Le liquide de rinçage permet ensuite d'arrêter l'étape de gravure et d'éliminer le liquide de gravure et les résidus chimiques produits au cours de la réaction de gravure. Such operations make it possible to release the microstructures of substrates intended to form microsystems. By way of example, the etching liquid makes it possible to eliminate, by chemical etching, the sacrificial layer of silicon oxide that has been used for the production of the microstructures, and the elimination of this sacrificial layer makes it possible to release the microstructures. The rinsing liquid then makes it possible to stop the etching step and to eliminate the etching liquid and the chemical residues produced during the etching reaction.

Le liquide de rinçage est introduit par des moyens d'entrée-sortie de liquide disposés dans la partie inférieure du bac. Les moyens d"entréesortie servent, ainsi, à l'introduction et à l'évacuation de liquides, par la partie inférieure du bac, et de préférence par le fond du bac. Les moyens d'entrée-sortie peuvent être de tout type connu. A titre d'exemple, les moyens d'entrée-sortie sont constitués par un orifice unique d'entrée-sortie de liquide connecté à des canaux io d'alimentation et à des canaux d'évacuation des différents liquides. Le bac peut également comporter, dans sa partie inférieure, un fond intermédiaire diffusant les liquides à l'intérieur du bac et permettant leur évacuation. The rinsing liquid is introduced by liquid inlet / outlet means arranged in the lower part of the tank. The inlet means thus serve for the introduction and the evacuation of liquids, by the lower part of the tank, and preferably by the bottom of the tank, the input-output means can be of any known type. By way of example, the inlet-outlet means consist of a single liquid inlet-outlet orifice connected to the supply channels and to the discharge channels of the different liquids. have, in its lower part, an intermediate bottom diffusing the liquids inside the tank and allowing their evacuation.

Un liquide de protection est introduit dans le bac, avant l'étape de gravure et il est maintenu dans le bac, au moins jusqu'à l'étape de séchage. Les quantités de liquides de gravure, de protection et de rinçage, sont telles que jusqu'à l'étape de séchage, les substrats restent, en permanence, totalement immergés dans au moins un desdits liquides. A protective liquid is introduced into the tank, before the etching step and it is maintained in the tray, at least until the drying step. The amounts of etching, protective and rinsing liquids are such that until the drying step, the substrates remain, permanently, completely immersed in at least one of said liquids.

Le liquide de protection est choisi de manière à être: apolaire, ce qui évite au liquide de protection de générer des charges supplémentaires et limite les effets de charge qui peuvent être néfastes à la libération des microstructures, non miscible dans l'eau, ce qui permet de repousser l'eau résiduelle et les produits de réaction, lors de la gravure des substrats, dans le liquide de rinçage, non réactif aux substrats, c'est-à- dire ne favorisant pas l'attaque chimique ou la gravure des substrats, ayant une densité inférieure aux densités respectives du liquide de gravure et du liquide de rinçage, de manière à former une couche de liquide de protection disposée au-dessus du liquide de gravure pendant l'étape de gravure et au-dessus du liquide de rinçage pendant l'étape de rinçage, Plus particulièrement, le liquide de protection a une tension de surface faible, ce qui diminue les forces capillaires qui peuvent être néfastes à la libération des microstructures et il est non miscible dans le liquide de gravure, par exemple, l'acide fluorhydrique. The protective liquid is chosen to be: apolar, which avoids the protective liquid to generate additional charges and limits the effects of charge that may be harmful to the release of microstructures, immiscible in water, which enables the residual water and the reaction products, during the etching of the substrates, to be pushed back into the rinsing liquid, which is not reactive with the substrates, that is to say not promoting the chemical etching or the etching of the substrates , having a density lower than the respective densities of the etching liquid and the rinsing liquid, so as to form a layer of protective liquid disposed above the etching liquid during the etching step and above the rinsing liquid during the rinsing step, more particularly, the protective liquid has a low surface tension, which reduces the capillary forces which may be harmful to the release of the microstructures and it is immiscible in the etching liquid, for example, hydrofluoric acid.

Le liquide de protection peut également être très volatil. Dans ce cas, il peut également servir de liquide de séchage pour les substrats, après l'opération de rinçage. The protective liquid can also be very volatile. In this case, it can also serve as a drying liquid for the substrates after the rinsing operation.

Le liquide de protection est, par exemple, du pentane. The protective liquid is, for example, pentane.

Pendant les étapes de gravure et de rinçage, le liquide de protection, présent au-dessus du liquide de gravure ou du liquide de rinçage, forme une couche tampon entre l'environnement extérieur et le milieu liquide dans lequel sont immergés les substrats. Le milieu liquide dans lequel sont immergés les substrats correspondant au liquide de gravure pendant l'étape de gravure et au liquide de rinçage pendant l'étape de rinçage. Plus particulièrement, le liquide de protection minimise les interactions entre l'air et les substrats. De plus, la présence d'une quantité suffisante de liquide de protection permet, d'une manière simple à mettre en oeuvre, que les substrats restent totalement immergés dans un milieu liquide entre les étapes de gravure et de rinçage, c'est-à-dire pendant le remplacement du liquide de gravure par le liquide de rinçage. Enfin, le choix du liquide de protection permet de limiter la destruction et/ou les phénomènes de collage des microstructures, notamment en limitant les forces contribuant au phénomène de collage des microstructures et à leur destruction, telles que les forces capillaires, les forces d'adhésion et les forces électrostatiques. During the etching and rinsing steps, the protective liquid, present above the etching liquid or the rinsing liquid, forms a buffer layer between the external environment and the liquid medium in which the substrates are immersed. The liquid medium in which are immersed the substrates corresponding to the etching liquid during the etching step and the rinsing liquid during the rinsing step. More particularly, the protective liquid minimizes the interactions between the air and the substrates. In addition, the presence of a sufficient quantity of protective liquid makes it possible, in a manner that is simple to implement, for the substrates to remain totally immersed in a liquid medium between the etching and rinsing steps, ie ie during the replacement of the etching liquid by the rinsing liquid. Finally, the choice of the protective liquid makes it possible to limit the destruction and / or the phenomena of bonding of the microstructures, in particular by limiting the forces contributing to the phenomenon of bonding the microstructures and to their destruction, such as the capillary forces, the forces of adhesion and electrostatic forces.

De plus, la destruction et/ou les phénomènes de collage des microstructures peuvent également être limités en utilisant un liquide de rinçage autre que l'eau dé-ionisée et plus particulièrement, en utilisant de l'isopropanol. En effet, en cas de libération de microstructures par élimination d'une couche sacrificielle en oxyde de silicium, l'utilisation de l'eau dé-ionisée comme liquide de rinçage ne permet pas un arrêt de la gravure immédiat et contrôlé. En effet, l'attaque de o l'oxyde de silicium par l'acide fluorhydrique est réalisée selon la réaction principale suivante: SiO2 +6HF H2SiF6+2H2C)(1) Mais, des réactions secondaires de dissociation de l'acide fluorhydrique ont également lieu en milieu aqueux: HF + H2O - H3O+ + F- (2) HF + F- -> HF2; 3) 2HF - (HF)2 (4) Les espèces (HF)2 et HF-2 contribuent également à la gravure de l'oxyde de 20 silicium. In addition, the destruction and / or the microstructure sticking phenomena can also be limited by using a rinsing liquid other than the deionized water and more particularly by using isopropanol. Indeed, in case of release of microstructures by removal of a sacrificial layer of silicon oxide, the use of deionized water as a rinsing liquid does not allow a stop of the etching immediate and controlled. In fact, the etching of silicon oxide by hydrofluoric acid is carried out according to the following principal reaction: SiO 2 + 6HFH 2 SiF 6 + 2H 2 C) (1) However, secondary reactions of dissociation of hydrofluoric acid also occur. place in an aqueous medium: HF + H2O - H3O + + F- (2) HF + F-> HF2; 3) 2HF - (HF) 2 (4) The species (HF) 2 and HF-2 also contribute to the etching of the silicon oxide.

L'évolution de chaque espèce chimique, en fonction de la concentration totale des espèces chimiques contenue dans le bain de gravure est représentée à la figure 3. Les courbes A à E représentent respectivement l'évolution des espèces suivantes: HF, (HF)2, H+, F- et HF2- en fonction de la concentration totale des espèces chimiques. On constate que, pendant l'étape de gravure, les concentrations respectives en HF (courbe A), H+ (courbe C), F- (courbe D) et HF2- (Courbe E) décroissent lorsque la concentration totale en espèces augmente, tandis que la concentration en (HF)2 (courbe B) augmente. The evolution of each chemical species, as a function of the total concentration of the chemical species contained in the etching bath is shown in Figure 3. The curves A to E respectively represent the evolution of the following species: HF, (HF) 2 , H +, F- and HF2- as a function of the total concentration of the chemical species. It is found that during the etching step, the respective concentrations of HF (curve A), H + (curve C), F- (curve D) and HF2- (curve E) decrease when the total concentration of species increases, while that the concentration of (HF) 2 (curve B) increases.

Par ailleurs, la figure 4 représentant la contribution relative en pourcentage des espèces HF2- (courbe F) et (HF)2 (courbe G) en fonction de la concentration totale en fluorure, montre que cette augmentation d'espèce (HF)2 se fait aux dépens de l'espèce HF2-. Moreover, FIG. 4, representing the relative percentage contribution of the species HF2- (curve F) and (HF) 2 (curve G) as a function of the total concentration of fluoride, shows that this species increase (HF) 2 is at the expense of the species HF2-.

Les figures 3 et 4 montrent, ainsi, que les espèces mises en jeu dans le io mécanisme de gravure diffèrent selon la gamme de concentration et selon la dilution des espèces de gravure en milieu aqueux. Ainsi, lors du remplacement du liquide de gravure par de l'eau dé-ionisée, un effet de dilution se produit, déplaçant les équilibres et faisant varier les espèces influant la gravure. Il est alors extrêmement difficile de maîtriser l'arrêt de la gravure avec de l'eau dé- ionisée. C'est pourquoi, l'étape de rinçage est, de préférence, réalisée avec un liquide de rinçage autre que l'eau dé-ionisée et, plus particulièrement, avec de l'isopropanol. En effet, la cinétique de gravure en milieu acide fluorhydrique/isopropanol est plus lente qu'en milieu acide fluorhydrique/eau dé-ionisée. L'isopropanol permet, ainsi, un meilleur contrôle de l'arrêt de la gravure et une meilleure uniformité des structures libérées et il facilite l'élimination des produits de réaction. Figures 3 and 4 thus show that the species involved in the etching mechanism differ according to the concentration range and the dilution of the etching species in an aqueous medium. Thus, during the replacement of the etching liquid with deionized water, a dilution effect occurs, displacing the equilibrium and varying the species influencing the etching. It is then extremely difficult to control the stop of the etching with deionized water. Therefore, the rinsing step is preferably carried out with a rinsing liquid other than deionized water and, more particularly, with isopropanol. In fact, the kinetics of etching in a hydrofluoric acid / isopropanol medium is slower than in hydrofluoric acid / deionized water medium. Isopropanol thus allows better control of etch stoppage and better uniformity of the released structures and facilitates the removal of the reaction products.

Par ailleurs, la viscosité de l'isopropanol est élevée, ce qui permet une élimination aisée des particules et des produits de gravure. L'isopropanol présente, également, l'avantage d'avoir une tension de surface intermédiaire entre celle de l'eau et celle du pentane, ce qui implique des forces de rappel faibles, ainsi qu'une faible torsion des structures et une diminution de la taille des bulles d'air susceptibles d'être présentes dans le milieu liquide. In addition, the viscosity of isopropanol is high, which allows easy removal of particles and etching products. Isopropanol also has the advantage of having an intermediate surface tension between that of water and that of pentane, which implies low restoring forces, as well as a low torsion of the structures and a decrease in the size of the air bubbles likely to be present in the liquid medium.

La présence des bulles d'air peut également être limitée, à l'intérieur du bac, en utilisant, pour former les parois du bac et le panier contenant les substrats, un matériau en polymère apolaire. A titre d'exemple, les parois du bac et le panier peuvent être en polypropylène. The presence of air bubbles may also be limited, inside the tray, using, to form the walls of the tray and the basket containing the substrates, an apolar polymer material. For example, the walls of the tray and the basket may be polypropylene.

Le fait d'utiliser un liquide de protection non miscible dans l'eau et, de préférence dans l'acide fluorhydrique, permet d'éviter les contacts entre l'air et les substrats et minimise les contacts entre les substrats et l'eau. En effet, il repousse tous les liquides aqueux et notamment l'eau produite lors de la réaction de gravure (1) ainsi que l'acide fluorhydrique et l'isopropanol, ce qui facilite les étapes de rinçage et de séchage. The use of immiscible protective liquid in water and, preferably in hydrofluoric acid, avoids contact between air and substrates and minimizes contact between substrates and water. Indeed, it repels all aqueous liquids and in particular the water produced during the etching reaction (1) as well as hydrofluoric acid and isopropanol, which facilitates the rinsing and drying steps.

Dans un mode particulier de réalisation représenté aux figures 5 à 11, la gravure, le rinçage et le séchage de substrats 1 sont réalisés dans un même bac 3 comportant, en sa partie inférieure, un orifice d'entréesortie 4. Le bac 3 est préalablement rempli d'un liquide de gravure 5 tel que l'acide fluorhydrique et d'un liquide de protection 6, tel que le pentane. Le liquide de protection 6 forme une couche disposée au-dessus du liquide de gravure 5 (figure 5). In a particular embodiment shown in FIGS. 5 to 11, the etching, rinsing and drying of substrates 1 are carried out in a same tray 3 comprising, in its lower part, an inlet-outlet orifice 4. The tray 3 is previously filled with an etching liquid such as hydrofluoric acid and a protective liquid 6, such as pentane. The protective liquid 6 forms a layer disposed above the etching liquid 5 (FIG. 5).

A la figure 6, les substrats 1, préalablement préparés pour la gravure, sont disposés dans un panier 7 et introduits lentement dans le bac 3 rempli de liquide de gravure 5 et de liquide de protection 6. L'introduction du panier 7 peut être, par exemple, réalisé au moyen d'un bras robotisé (non représenté). La gravure des substrats est alors réalisée par attaque chimique du liquide de gravure 5 sur les substrats 1, de préférence en bain statique. In FIG. 6, the substrates 1, previously prepared for etching, are placed in a basket 7 and slowly introduced into the tank 3 filled with etching liquid 5 and protective liquid 6. The introduction of the basket 7 may be, for example, realized by means of a robotic arm (not shown). The etching of the substrates is then carried out by chemical etching of the etching liquid 5 on the substrates 1, preferably in a static bath.

A la fin de l'étape de gravure, comme illustré aux figures 7 et 8, le remplacement du liquide de gravure 5 par un liquide de rinçage 8 est obtenu en réalisant une étape de vidange du liquide de gravure 5 par l'orifice d'entrée-sortie 4. La flèche F1, allant de haut en bas dans l'orifice d'entrée-sortie 4, représente l'évacuation du liquide de gravure 5. Cette étape de vidange du liquide de gravure 5 provoque le déplacement vers le bas du niveau de l'interface entre le liquide de gravure 5 et le liquide de protection 6. De cette manière, à l'issue de l'étape de vidange, les substrats 1 sont alors totalement immergés dans le liquide de protection 6. Comme représenté par les flèches F3 à la figure 7, pendant l'opération de vidange du liquide de gravure 5, le volume de liquide de protection 6 peut, si nécessaire, être complété pour que les substrats 1 soient totalement immergés dans le liquide de protection 6. io At the end of the etching step, as illustrated in FIGS. 7 and 8, the replacement of the etching liquid 5 with a rinsing liquid 8 is obtained by performing a step of emptying the etching liquid 5 through the orifice of The arrow F1, going up and down in the inlet-outlet orifice 4, represents the evacuation of the etching liquid 5. This step of emptying the etching liquid 5 causes the movement downwards. the level of the interface between the etching liquid 5 and the protective liquid 6. In this way, at the end of the emptying step, the substrates 1 are then totally immersed in the protective liquid 6. As shown by the arrows F3 in FIG. 7, during the operation of emptying the etching liquid 5, the volume of protective liquid 6 may, if necessary, be completed so that the substrates 1 are totally immersed in the protective liquid 6. io

Le liquide de rinçage 8 est, ensuite, introduit par l'orifice d'entréesortie 4, comme représenté par la flèche F2 allant de bas en haut, à la figure 8. L'introduction du liquide de rinçage 8 provoque alors le déplacement vers le haut du niveau de l'interface entre le liquide de protection 6 et le liquide de rinçage 8, jusqu'à ce que les substrats 1 soient totalement immergés dans le liquide de rinçage 8. L'immersion des substrats 1 dans le liquide de rinçage 8 provoque alors l'arrêt de la gravure et permet d'éliminer les résidus chimiques issus de la gravure. The rinsing liquid 8 is then introduced through the inlet-outlet 4, as represented by the arrow F2 going from bottom to top, in FIG. 8. The introduction of the rinsing liquid 8 then causes the displacement towards the the level of the interface between the protective liquid 6 and the rinsing liquid 8 until the substrates 1 are totally immersed in the rinsing liquid 8. The immersion of the substrates 1 in the rinsing liquid 8 then causes the stop of the etching and eliminates the chemical residues resulting from the etching.

Comme illustré au figures 9 et 10, à la fin de l'étape de rinçage, une vidange du liquide de rinçage 8 est réalisée par l'orifice d'entréesortie 4, comme représentée par la flèche F4 allant de haut en bas à la figure 9. La vidange provoque l'abaissement du niveau de l'interface entre le liquide de rinçage 8 et le liquide de protection 6. De cette manière, à l'issue de cette étape, les substrats 1 sont totalement immergés dans le liquide de protection 6. Comme représenté par les flèches F3 à la figure 9, pendant l'opération de vidange du liquide de rinçage 8, le volume de liquide de protection 6 peut, si nécessaire, être complété pour que les substrats 1 soient totalement immergés dans le liquide de protection 6. As illustrated in FIGS. 9 and 10, at the end of the rinsing step, a drain of the rinsing liquid 8 is carried out through the inlet-outlet orifice 4, as represented by the arrow F4 going from top to bottom in the FIG. 9. The emptying causes the lowering of the level of the interface between the rinsing liquid 8 and the protective liquid 6. In this way, at the end of this step, the substrates 1 are totally immersed in the protective liquid 6. As represented by arrows F3 in FIG. 9, during the emptying operation of the rinsing liquid 8, the volume of protective liquid 6 can, if necessary, be completed so that the substrates 1 are totally immersed in the liquid protection 6.

L'étape de rinçage peut être renouvelée en introduisant (flèche F2) à nouveau du liquide de rinçage 8 par l'orifice d'entrée-sortie 4 (figure 10), jusqu'à ce que les substrats 1 soient totalement immergés dans le liquide de rinçage 8. Le liquide de rinçage introduit lors de la deuxième étape de rinçage peut être identique ou bien être différent du liquide de rinçage utilisé pour la première étape de rinçage. The rinsing step can be renewed by introducing (arrow F2) again rinsing liquid 8 through the inlet-outlet port 4 (FIG. 10), until the substrates 1 are totally immersed in the liquid. 8. The rinsing liquid introduced during the second rinsing step may be identical or different from the rinsing liquid used for the first rinsing step.

Puis, le séchage peut être réalisé en vidangeant la totalité du contenu du bac 3, par l'orifice d'entrée-sortie 4 (flèche F4, figure 11). Les substrats 1 passent alors à travers le liquide de protection 6 servant de liquide de séchage et disposé au-dessus du liquide de rinçage 8. Au lieu de vidanger la totalité du contenu du bac 3 pour faire passer les substrats 1 à travers le liquide de protection 5, le panier 7 contenant les substrats 1 peut, tout aussi bien, être retiré par la partie supérieure du bac 3. Then, the drying can be performed by draining the entire contents of the tray 3, through the inlet-outlet 4 (arrow F4, Figure 11). The substrates 1 then pass through the protective liquid 6 serving as a drying liquid and disposed above the rinsing liquid 8. Instead of draining the entire contents of the tank 3 to pass the substrates 1 through the liquid of 5, the basket 7 containing the substrates 1 can, just as well, be removed by the upper part of the tray 3.

Dans une variante de réalisation, une seule étape de rinçage peut être réalisée, les substrats 1 étant ensuite séchés en passant à travers le liquide de séchage, qui est, de préférence, constitué par le liquide de protection 6. Le passage à travers le liquide de séchage peut être réalisé, soit en vidangeant totalement le contenu du bac, soit en retirant les substrats par la partie supérieure du bac rempli. In an alternative embodiment, a single rinsing step can be carried out, the substrates 1 then being dried by passing through the drying liquid, which is preferably constituted by the protective liquid 6. The passage through the liquid drying can be achieved, either by completely emptying the contents of the tray, or by removing the substrates from the top of the tray filled.

Claims

claims

1. A method for etching, rinsing and drying substrates (1), in a same tray (3) having, at a lower part, fluid inlet means (4), comprising at least one step: total immersion etching of the substrates (1) in an etching liquid (5), at least one rinsing step in a rinsing liquid (8) introduced by the liquid inlet-outlet means (4), a step of drying by passing the substrates (1) through a drying liquid disposed above the rinsing liquid (8), characterized in that a water-immiscible, non-reactive, non-reactive liquid (6) substrates (1) and having a density lower than the respective densities of the etching liquid (5) and the rinsing liquid (8), is introduced into the tray (4), before the etching step and is kept in the tray (4), at least until the drying step, so that, before the drying step, the substrates (1) remain, permanently, completely immersed in at least one of the etching liquids (5), protection (6) and rinse (8).

2. Method according to claim 1, characterized in that at the end of the etching step and before the introduction of the rinsing liquid, a step of emptying the etching liquid (5) is carried out by the means of inlet-outlet (4) of the tank and, at the end of the emptying step, the substrates (1) are totally immersed in the protective liquid (6).

3. Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises, at least two successive rinsing steps, separated by a step of draining the rinsing liquid (8) produced by the input means- outlet (4) of the tank and at the end of which the substrates (1) are totally immersed in the protective liquid (6).

4. Method according to one of claims 2 and 3, characterized in that, during the emptying step, an additional amount of protective liquid (6) is introduced through the upper part of the tray (3) to maintain the substrates (1) completely immersed in the protective liquid (6) at the end of the emptying step.

5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the drying step is performed by draining the entire contents of the tray by the input-output means (4), so that the substrates (1) pass through the drying liquid.

6. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the drying step is performed by removing the substrates (1) by the upper part of the tray (3), so that the substrates (1) pass through the drying liquid.

7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the drying liquid is constituted by the protective liquid (6).

8. Method according to claim 7, characterized in that the protective liquid (6) is pentane.

9. Process according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the rinsing liquid (8) is isopropanol.

10. Process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the etching liquid (5) is hydrofluoric acid.