Brevet FR2012223A1 — publié le 19700313

La présente invention se rapporte à un cache photographique destiné à être utilisé pour exposer des couches de réserve photographique au cours du traitement de dispositifs semiconducteurs, comprenant un substrat en verre transparent portant un 5 revêtement sur lequel sont formées des ouvertures correspondant à la configuration eu au dessin qui doit etre exposé. La nécessité de traiter des surfaces localisées dans la technologie des microcircuits a fait créer une industrie importante spécialisée dans la préparation et l'utilisation effectives de caches pour effectuer des opérations de diffusion, d'évapora-tion et d'autres opérations semblables. L'utilisation de techniques photographiques pour préparer ces caches est bien au point et elle est appliquée d'une manière universelle dans 1*industrie du traitement des microcircuits. D'une manière typique, il y a 15 deux opérations photographiques essentielles, la "préparation,du cache photographique délimitant le dessin intéressé et l'utilisation de ce cache pour transférer l'image sur un dessin ou configuration de réserve photographique * La présente description se rapporte principalement à la préparation du cache0 20 Ce n'est que récemment qu'il est devenu classique de for» mer le dessin du cache sur une émulsion photographique„ Dans un grand nombre d'applications, il est souhaitable d^utiliser le cache un grand nombre de fois d'une manière répétée, le prix Jdu cache étant réduit en proportion directe du nombre de fois qu'il 25 peut être utilisé à nouveau» Les émulsions photographiques sont molles et se détériorent rapidement par abrasion après un nombre d'utilisations relativement faible* Ce facteur a conduit à l'adoption par une grande partie de l'industrie-de caches- de pl'us grande durée. Des exemples de ces caches sont les caches qui sont 50 en des matières dures, minérales mais opaques, par exemple des caches en métal-sur-verre«, Un cache largement utilisé de cette catégorie est réalisé en faisant évaporer du chrome sur un substrat en verre et en formant ensuite la configuration voulue par une réserve photographique sur cette surface et en attaquant chi~ 55 iniquement le chrome pour former cette configuration® De tels caches sont très satisfaisants du point de vue de la durée et de leur possibilité de lavage et ils présentent également des possibilités de définition potentiellement plus élevées que les caches formés par les émulsions photographiques0 Cette dernière 40 possibilité, est due à la fois à la minceur du. métal déposé et à 69 22330 2 2012223 la minceur et au manque de grain de la réserve photographique qui. délimite 18image» Actuellement, on n'obtient pas, .d'une manière générale, cet avantage inhérent du fait que l'image- est transférée sur la couche de réserve photographique par impres-5 sion par contact à partir du cache classique en émulsion photo--graphique « Les caches photographiques en chrome sur verre présentent cependant un inconvénient sérieux* -Ils. sont opaques; et réflé chissent un pourcentage élevé du rayonnement incident, comprenant la lumière utilisée normalement pendant l'alignement du ca-10 che photographique par rapport à des dessins appliqués auparavant au substrat. A la fois cette opacité et cette possibilité de réflexion rendent difficile la réalisation.de cet alignements en particulier sur des substrats métallisés qui sont également réfléchissants. Ces caches réfléchissent également. la..lumière 15 qui est utilisée normalement pour exposer la réserve photographique après l'avoir alignée» Ceci pose des problèmes de franges et de perte résultante de définition sur-les bords du. dessin, dus à des réflexions multiples entre le substrat et le cache photo— graphique. 2) Ges difficultés sont supprimés suivant la présente inven tion dans laquelle le revêtement est en vu composé minéral présentant une dureté â 18échelle Moh d'au moins quatre, et qui présente une transparence d'aix moins 20 % pour une partie du spectre visible et une transparence de moins de 5 % pour.une fré— 25 qu.ence telle que celle qui est utilisée pour- exposer les couches . de réserve photographique.- D6autres avantages et caractéristiques ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite .en-regard du dessin annexé qui donne à titre explicatif, mais nulle-30 meut limitatif, une forme de réalisation conforme à 11invention. . Sur ce dessin3 la fig. 1 est une vue en perspective d'un cache photographique réalisé suivant le.présente invention. | et. la fig. 2 est un graphique de la transparence -en pourcen-35 tsge de la lumière transmise en fonction de la longueur d'onde, . pour diverses matières et illustrant -mi aspect, essentiel, de l'invention, ' Suivant' l'exemple de mode de réalisation de l'invention qui est décrit, un composé minéral dur est déposé; sur un substrat de 40 verre et la" couche déposés est attaquée chimiquement pour former 69 22330 3 2012223 le dessin ou la configuration voulu» Le composé est choisi de manière à présenter des caractéristiques optiques particulières critiques. Il est transparent pour la lumière utilisée par l'opérateur pour aligner le cache photographique sur le substrat et 5 en même temps il est extrêmement absorbant pour la longueur d'onde utilisée pour exposer la réserve photographique se trouvant sur les substrats à traiter. On obtient ainsi un cache photographique sélectivement transparent qui de plus combine toutes les caractéristiques des diverses variétés de caches photographiques 10 utilisés auparavant. Il est extrêmement durable, on peut le nettoyer facilement et il est sélectivement transparent pour permettre un alignement facile. Le dessin est formé par attaque chimique et est formé par une couche très mince de réserve photographique de sorte qu'on peut obtenir des dessins de définition pous-15 sée. Il ne faut que des pellicules très minces du composé partiellement transparent pour obtenir tous ces: avantages. Cette faible épaisseur permet également d'obtenir une définition poussée. Un cache photographique pour une configuration échantillon 20 est représenté sur la fig. 1. Le substrat 10 est constitué par du verre ordinaire ou bien il peut être constitué par une diversité de matières rigides qui sont largement transparentes dans ° ° la gamme allant de 3000 A jusqu'à 6000 A. Il faut également que la surface soit lisse et optiquement plane» Sur le substrat 10 25 est déposée l'une des matières dures sélectivement transparentes de la présente invention, dans laquelle le dessin 11 de la réserve photographique est ensuite attaqué chimiquement. L'épaisseur de la couche 11 du cache photographique est en général inférieur à trois microns et de préférence inférieure à 0,5 micron. 30 Des exemples de composés qu'on peut utiliser pour réaliser le cache photographique sont les suivants : silicate de plomb, oxyde de fer, oxyde de vanadium et des mélanges d'oxyde de fer et d'oxyde de vanadium. Tous ces composés présentent les caractéristiques essentielles qui permettent d'obtenir les avantages 35 multiples décrits plus haut. Ils sont sélectivement absorbants, ils présentent une transmission inférieure à 3 % à la fréquence O (3650 A) de la lumière utilisée couramment pour exposer la réser- ✓ o ve photographique et une transmission supérieure à 20 % à 5890 A (c'èst-à-dire la longueur d'onde d'une lampe au sodium utilisée 40 couramment pour l'alignement) afin de permettre un alignement 69 22330 4 2012223 facile. Les caractéristiques optiques de certains exemples de composés sont représentées sur la fig. 2, Les échantillons ont été préparés par bombardement réactif suivant des techniques "bien 5 connues. On peut également faire varier considérablement la stoé-chiométrie des composés précités sans perdre aucune de leurs caractéristiques utiles. L'exemple suivant sert à illustrer l'invention. J11X.EMPLE 10 Une pellicule de silicate de plomb d'une épaisseur d'envi- O ron 1000 A a été déposée sur un substrat en verre ordinaire, par bombardement réactif dans une atmosphère droxygène dans une pression de 100y^d'oxygène en utilisant des cathodes en plomb et en silicium. La tension utilisée était de 2000 volts, la densité de 15 oourant était réglée à environ 40mA et l'espacement entre la cathode et le substrat était de 5cm„ Le bombardement a été poursuivi pendant une heure environ» La' dureté de la pellicule était d'environ 7 (échelle de Moh). Du point de vue de la durée, il est raisonnable de caractériser ces pellicules par une dureté d' au 20 moins quatre. La pellicule de silicate de plomb a été ensuite attaquée chimiquement pour former le dessin voulu en utilisant une technique de réserve photographique classique0 Le produit chimique d'attaque a été constitué par du peroxyde d8hydrogène chaud. La dé-25 finition qu'on a pu obtenir avec cette technique présentait la possibilité d'être supérieure d'une manière importante à celle d'un cache en émulsion photographique classique. Du fait que les caches sont réalisés d'habitude par impression par contact à partir de caches en émulsion classiques, leur définition est de 30 ce fait limitée à celle de 1'émulsion classique. Les techniques de projection ou les caches principaux perfectionnés peuvent tirer complètement profit de la définition qu'il est possible d'obtenir pour ces nouveaux caches. De plus, ils ne sont pas influencés par les températures élevées et on peut les soumettre à des 35 processus de nettoyage rigoureux. Aucun de ces avantages ne pouvait être obtenu en utilisant des caches en émulsion photographique . les caractéristiques optiques de la pellicule en silicate de plomb sont représentées sur la fig. 2. 40 Certains aspects de la présente-description sont basés sur 69 22330 5 2012223 l'hypothèse que le rayonnement utilisé pour exposer la réserve photographique à travers le cache photographique est produit par une lampe à vapeur de mercure» Il est évident qu'une lampe à éclats à xénon, un laser, ou une autre source riche en rayonne-5 ment proche de 1'ultra-violet pourrait être utilisée à la place de la lampe à vapeur de mercure. Dans ce cas, le composé utilisé pour former le cache photographique devrait être choisi de manière à présenter une absorption sélective à la-fréquence de la lumière du rayonnement utilisé. A nouveau, une fenêtre impor-10 tante dans la gamme de la lumière visible serait nécessaire pour obtenir une facilité d'alignement qui caractérise les caches photographiques selon la présente invention» Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif, et 15 qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. Légende des dessins Fig. 2 A Pourcentage de transmission O B Longueurs d'ondes A 20 G Oxyde de vanadium B Oxyde de fer E Oxyde de vanadium- oxyde de fer F Silicate de plomb. 69 22330 6 2012223 REYEITPICATIOÎtS 1. Cache photographique destiné à être utilisé, pour exposer des couches de réserve photographique pour le traitement de dispositifs semi-conducteurs, comprenant un substrat en verre 5 transparent portant un revêtement présentent des ouvertures cor respondant au dessin à exposer, cache photographique caractéris en ce que le revêtement est en un composé minéral présentant une dureté à 1séchelle Moh d'au moins quatre, le composé étant transparent à au moins 20 % pour une partie du spectre visible 10 et étant transparent à moins de 3 % pour, une fréquence utilisée pour exposer les couches de réserve photographique» 2 «> Cache photographique suivant la revendication 1, carac itérisé en ce que le revêtement est choisi parmi le groupe constitué par le silicate de plomb, Ieoxyde de fer, l'oxyde de vsna 15 dium et des mélanges d'oxyde de fer et d'oxyde de vanadium»