Brevet FR2041059A1 — publié le 19710129

La présente invention concerne un appareil destiné au traitement et à la fabrication de circuits intégrés et de dispositifs semblables. On sait que, dans I'état actuel de la technique, la fabrication de circuits intégrés nécessite un grand nombre d'étapes préparatoires avant que le traitement proprement dit du corps semi-conducteur, c'est-a-dire le dopage, la gravure ou les dépits à partir de phase vapeur, par exemple, puisse titre commencé. Parmi ces étapes préparatoires, il y a la fabrication d'un masque principal et ltexposition d'une couche photosensible recouvrant le corps semi-conducteur à travers ce masque ou des copies de celui-ci. La fabrication du masque comporte également un grand nombre d'étapes distinctes dont quelques-unes nécessitent encore , dans l'état actuel de la technologie de fabrication, une grande proportion de travail manuel.L'un des objets de nombreux projets de recherche et de développement est d'éliminer ces étapes de traitement effectuées à la main. Comme exemple de telles tentatives, on peut mentionner l'utilisation de calculatrices électroniques pour la fabrication de modèles pour circuits intégrés (tracé par calculatrice) . Le champ d'applications de ces tracés par calculatrices comporte non seulement le calcul électronique de circuits intégrés compliqués, mais également le tracé automatique du modèle de circuit calculé et le découpage commandé électroniquement desdits modèles. Ainsi, une grande partie des opérations comprises entre le calcul du circuit et la fabrication du masque principal, opérations qui, jusqu'à présent, étaient effectuées manuellement, peut être automatisée. Conformément à l'invention, dans la fabrication de masques principaux nécessaires à l'obtention de circuits intégrés, l'exposition photographique est directement réalisée au moyen de signaux de commande électroniques. En variante, également selon l'invention, l'exposition et/ou le traitement peuvent être effectués sur le corps semi-conducteur lui-même sans faire usage des techniques de masquage connues. De plus, on sait qu'il est souhaitable de réduire le temps de fabrication et le nombre des étapes mentionnées ci-dessus requises pour la fabrication et le traitement des circuits intégrés. Dans l'appareil conforme à l'invention, ceci est obtenu par le fait qu'une source laser est suivie par un dispositif de déflection électro-optique ou magnéto-optique qui peut entre commandé électroniquement suivant un programme choisi et par le fait que ce dispositif de déflection est suivi par un système optique multiplicateur qui sépare le faisceau laser dont la direction est commandée et qui fait en sorte que les faisceaux composants frappent simultanément plusieurs points d'un ou plusieurs dispositifs à fabriquer.Cet appareil permet d'utiliser directement l'information concernant un circuit intégré ( cette infornation étant disponible sous forme électrorique et ayant été obtenue au moyen du tracé par calculatrice) pour la fabrication photographique d'un masque ou d'un modèle sur un corps semi-conducteur, évitant toutes les étapes intermédiaires uti- lisées jusqu'à présent comme, par exemple, la fabrication d'un dessin agrandi du circuit ou un procédé par étapes et répétitions. Le gain de temps qui peut être obtenu au moyen de l'appareil conforme à l'invention, par rapport à la technologie connue, est très important. Selon des données provenant de la littérature technique (voir par exemple M.S. Htoo : New Method for Photoresist Exposure Determination, Photogr.Science and Engineering, volume 12, pages 169 à 174 (1968)), la quantité d'énergie nécessaire pour l'exposition d'une couche photosensible est de o 1 mJ/cm2 pour une longueur d'onde > \= 4.850 . Quand la surface du corps semi-conducteur est de 10 cm2 et lorsque 50% de cette surface sont exposés, le temps total d'exposition est d'une seconde Si l'on utilise un faisceau laser ayant la longueur d'onde mentionnée ci-dessus et une puissance de 5 mol?. Des pertes de puissance du faisceau laser dans les éléments optiques peuvent être aisément compensées par un accroissement correspondant de la puissance de sortie de la source laser.Puisque le procédé connu de fabrication d'un masque nécessite quelques -jours à partir de l'instant de l'exposition, la mise en oeuvre de l'invention réduit le temps de fabrication d'un masque de façon très sensible. Dans la fabrication connue de masques de contact une couche photosensible recouvrant un support de verre devait entre exposée avec l'image du circuit que l'on désirait fabriquer. En général, chaque circuit intégré distinct a des dimensions de 1 mm x 1 mm. Afin d'obtenir une fabrication économique des circuits intégrés, on forme, dans un agencement connu,une image d'un circuit unique plusieurs centaines de fois sur la couche photosensible. Ainsi, la surface exposée de celle-ci a, par exemple, 30 mm x 50 mm. Les expositions consécutives sont effectuées selon le procédé par étapes et-répétitions. Ce procédé consiste à former l'image d'un modèle de circuit sur la couche photosensible au moyen d'un objectif de suffisamment grande qualité. Après chaque exposition le support de verre est déplacé d'une distance légèrement plus grande que la dimension correspondante du circuit intégré, après quoi on effectue une autre exposition.Le déplacement mécanique du support de verre peut être effectué avec une précision d'environ O,1u Ceci nécessite un équipement compliqué et coûteux. L'appareil selon l'invention permet d'éviter la mise en oeuvre du procédé par étapes et répétitions, comme il est décrit plus en détail en regard de la figure unique annexée. Un faisceau laser R engendré par une source Q est, après passage dans un dispositif de déflection A, séparé par un systW e optique multiplicateur V en une pluralité de faisceaux composants Ri qui sont focalisés dans un plan F dans lequel est disposée la couche photosensible. La focalisation peut être effèctuée soit par le système optique multiplicateur lui-mAme, soit par un objectif disposé entre le système optique et le plan R. Le système est calculé de façon que, lors de la déflection du faisceau laser par le dispositif A dans la gamme entière de déflection, chaque faisceau composant Ri couvre une aire F. du plan F qui ne chevauche pas les aires balayées par les faisceaux composants adjacents. Quand un train dlimpulsions de commande est appliqué au dispositif de déflection à partir d'une source P d'impulsions, qui est commandée par un programme choisi ou calculé, de sorte qu'un faisceau composant trace le modèle d'un circuit intégré dans l'aire Fi, les mêmes modèles sont simultanément tracés dans les autres aires. Si une couche photosensible est disposée sur un support confondu avec le plan F et si les paramètres significatifs pour l'exposition de la couche sont maintenus, cette couche peut entre exposée par le modèle complet d'un masque de fabrication de circuits intégrés. Le dispositif de déflection A peut être commandé par l'intermédiaire d'une calculatricé électronique ou d'une autre mémoire électronique ou opto-électronique fabriquée par une technique connue. De préférence, le dispositif de déflection est digital et à grande précision de sa commande de direction. Un tel dispositif de déflection peut être formé par des commutateurs de polarisation et des prismes biréfringeants agencés en série. En commandant de façon convenable les commutateurs de polarisation, qui peuvent être des cellules de Kerr, le faisceau traversant le dispositif peut être défléchi pas à pas dans différentes directions.Puisque dans ce cas le dispositif de déflection A est commandé par des signaux digitaux, la transmission des signaux au dispositif de déflection est particulièrement simplifiée lorsque la mémoire est également digitale, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de recourir à une conversion analoglque-digitales Dans le dispositif décrit on peut, en principe, utiliser différents types de systèmes optiques multiplicateurs. Selon un mode de réalisation préféré, un tel système est un hologramme de points en phase qui permet d'obtenir un grand pouvoir de résolution. L'agencement décrit ci-dessus convient non seulement à la fabrication de masques mais peut, de façon analogue, être utilisé dans d'autres opérations concernant la fabrication de circuits intégrés. Ces opérations comprennent le traitement direct des corps semi-conducteurs comme le dépit de fines couches à partir de phase vapeur, la formation de contacts et le dopage, au moyen d'un faisceau laser, sans utilisation d'une couche photo-sensible,par la mise en oeuvre d'effets thermiques, ou l'exposition d'une couche photo-sensible directement appliquée sur le corps semi-conducteur, de sorte que la technique de masquage peut être éliminée. De plus, l'agencement peut être utilisé pour d'autres applications que la fabrication de circuits intégrés, applications dans lesquelles on rencontre les mêmes problèmes que ceux mentionnés dans le préambule. REVENDICATIONS 1.- Appareil pour le traitement et la fabrication de circuits-intégrés ou de dispositifs analogues, caractérisé en ce qu'une source laser est suivie par un dispositif de déflection électro-optique ou magnéto-optique qui peut être commandé électroniquement suivant un programme choisi et en ce que ce dispositif de déflection est suivi par un système optique multiplicateur qui sépare le faisceau laser dont la direction est commandée et qui fait en sorte que les faisceaux composants frappent simultanément plusieurs points d'un ou plusieurs dispositifs à fabriquer et à traiter. 2.- Appareil selon la revendication 1 2 caractérisé en ce que le dispositif de déflection électro-optique ou magnetooptique est un dispositif digital de déflection pour faisceau laser. 3.- Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le système optique multiplicateur est un hologramme de points en phase.