Brevet FR2095201A1 — publié le 19720211

La présente invention concerne le photodécapage d® circuits intégrés et plus particulièrement le photodécapage de métaux, d'oxydes, et de matériaux similaires à l'aide de techniques comportant l'emploi de faisceaux électroniques. 5 Le procédé de photodécapage de couches d'épaisseur variable connu dans l'art antérieur consiste en une série d'expositions et de décapages distincts. De la sorte, une couche distincte de matériau photorésistant est exposée pour chaque épaisseur et est ensuite décapée séparément. Lorsqu'une exposition à des faisceaux électroniques est utilisée, le procédé de l'art antérieur "lû est inefficace parce que chaque couche de matériau photorésistant nécessite des temps d'exposition différents, et si l'on utilise plusieurs couches distinctes de matériau photorésistant, un nombre correspondant de temps d'exposition différents est-également requis. De plus, la couche doit être retirée du dispositif à faisceaux électroniques après chaque exposition, 15 ce qui est insatisfaisant puisque l'exposition est effectuée dans une chambre à vide. Enfin, la couche doit être réalignée de façon très précise chaque fois qu'elle est replacée dans le dispositif à faisceaux électroniques. Selon le procédé de la présente invention, le matériau photorésistant n'est placé dans le dispositif à faisceaux électroniques qu'une seule fois, 20 ce qui ne nécessite qu'un unique temps d'exposition. Des expositions multiples sont effectuées sans retirer la couche de matériau photorésistant du dispositif. L'un des objets de la présente, invention est donc de fournir un procédé de décapage d'une couche mince comportant des zones d'épaisseurs différentes. 25 Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé de décapage d'une couche mince utilisant une série d'expositions séparées ayant des densités d'exposition différentes. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente-invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence au dessin annexé 30 à ce texte, qui représente un mode de réalisation préféré de celle-ci. La figure 1 représente de façon schématique une couche mince recouverte de matériau photorésistant ayant des épaisseurs différentes, lors de son exposition à des faisceaux électroniques. La figure 2 représente de façon schématique la couche mince de la figure 35 1 après un premier développement et un premier décapage. La figure 3 représente de façon schématique la couche mince de la figure 1 après un second développement et un second décapage. La figure 4 représente de façon schématique la couche mince de la figure 1 après développement et décapage finaux. 40 On a représenté sur la figure 1 une structure qui peut être fabriquée 71 15068 2 209520' dans un micro-circuit ou dans un masque pour un micro-circuit, comprenant un substrat rigide 10 et une couche mince 12 qui peut être en métal ou en oxyde métallique et qui comporte des zones d'épaisseurs différentes. La couche 12 est recouverte d'une couche de matériau photorésistant 14 qui, 5 dans le présent exemple, est du type positif. Cette couche est exposée à un faisceau électronique dans les zones où le matériau constituant la couche mince doit être retiré. Sur la figure 1, ces zones sont désignées A, B et C, et sont exposées à un faisceau électronique dans un dispositif classique à faisceaux électroniques, la densité du faisceau étant proportionnelle 10 aux épaisseurs relatives de la couche située sous ces trois zones. Dans le présent exemple, l'épaisseur de la couche située au-dessous de la zone A est le triple de celle située au-dessous de la zone C, et l'épaisseur de la couche située au-dessous de la zone B est le double de celle située au-dessous de la zone C. 15 La zone A est exposée au faisceau électronique 16 dans, le dispositif à faisceau électronique, en employant une densité de charge appropriée qui dépend du type de matériau photorésistant utilisé. La zone B est ensuite exposée au faisceau électronique en utilisant une densité de chargs qui est approximativement les 2/3 de celle utilisée pour la zone A puisque l'épais-20 seur de la couche mince au-dessous de la zone B correspond aux 2/3 de celle de la couche située au-dessous de la zone A, en supposant qu'il existe une relation linéaire entre la densité d'exposition du faisceau et l'épaisseur du matériau photorésistant retiré pendant le développement. Le matériau photorésistant de la zone C est exposé è un faisceau électronique ayant 25 une densité de charge qui est approximativement égale au tiers de la valeur initiale. La structure à film mince est ensuite retirée du dispositif à faisceau électronique. La couche 14 de matériau photorésistant est développée de façon classique jusqu'à ce que la surface de la couche mince située au-30 dessous de la zone A soit atteinte. La structure est ensuite placé dans un bain de décapage et le matériau constituant la couche mince dans la zone A Bst décapé jusqu'à ce qu'une épaisseur correspondant approximativement à l'épaisseur du second niveau soit atteinte, comme le montre la figure 2. Il convient de noter que, pendant le développement, la totalité de la 35 couche de matériau photorésistant comprise dans la zone.A a été retirée et que, par suite des différences de densité de charg.e d'exposition, la couche de matériau photorésistant comprise dans les zones B et C n'e été respectivement réduite que des 2/3 et d'1/3. Après l'étape de décapage, le développement se poursuit jusqu'à ce 40 que le matériau photorésistant restant dans la zone B soit retiré. Il restera 71 15068 3 209520- encore du matériau photorésistant dans la zone C. Le matériau constituant la couche mince dans la zone B est ensuite décapé jusqu'à ce que l'épaisseur du troisième niveau soit atteinte, comme le montre la figure 3. Après le second décapage, le développement est poursuivi jusqu'à ce que le reste 5 du matériau photorésistant exposé dans la zone C soit retiré. Le matériau constituant la couche mince a maintenant la même épaisseur dans les trois zones A, B et C, c'est-à-dire l'épaisseur du niveau C. La structure est ensuite décapée jusqu'à ce que la totalité du matériau constituant la couche mince dans les zones A, B et C ait été retirée, et les parties 10 non exposées de la couche de matériau photorésistant sont retirées à l'aide de techniques classiques, ce qui permet d'obtenir la structure définitive représentée sur la figure 4. Il ressort de la description ci-dessus qu'un circuit intégré ou un masque possédant des zones d'épaisseurs différentes peut être fabriqué en 15 ne disposant la structure dans un dispositif à faisceau électronique qu'une seule fois. Dans la description ci-dessus, l'exposition a été faite sur différentes zones du matériau photorésistant en utilisant trois valeurs distinctes de densité d'électrons. Selon une autre solution possible, les trois zones auraient pu être exposées simultanément en utilisant une densité 20 d'électrons donnée. La zone C aurait alors pu être masquée et une seconde exposition aurait pu être faite en employant la même densité donnée, puis les zones B et C auraient pu être masquées et une troisième exposition aurait pu être faite en employant la même densité. Dans ces conditions la zone B aurait été exposée deux fois plus que la zone C, et la zone A trois fois 25 plus que la zone C. Le développement et le décapage résultants décrits ci-dessus auraient donné les mêmes résultatsc que ceux représentés sur les figures 1 à 4. Dans le procédé décrit ci-dessus, il est souhaitable d'utiliser un matériau photorésistant susceptible d'être développé dans une vaste gamme 30 de densités de charge d'exposition. Un tel matériau photorésistant est le polyméthacrylate de méthyle. Les matériaux photorésistants du type "SHIPLEY" peuvent également être exployés. Dans l'exemple donné ci-dessus, la couche mince avait trois épaisseurs différentes. Le présent procédé n'est pas limité à trois épaisseurs, mais 35 peut également être employé dans le cas d'un nombre quelconque d'épaisseurs. De plus, ce procédé n'est pas limité à une exposition du type à faisceau électronique, mais peut également être utilisé avec une exposition optique de matériau photorésistant positif du type "SHIPLEY". Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin, 40 les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de 71 15068 4 2095201 réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'horrme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 71 15063 5 2095201 REVENDICATIONS 1.- Procédé de décapage de matériau constituant une couche d'épaisseurs variables recouverte d'un revêtement photorésistant, comprenant les étapes suivantes : 5 a; exposition du revêtement photorésistant, sur les zones à décaper de la couche, à des niveaux de radiation proportionnels aux épaisseurs des zones de la couche; b. développement du revêtement photorésistant jusqu'à ce que la zone la plus épaisse de la couche soit découverte; 10 c. décapage du matériau, pour retirer le matériau constituant la couche dans la zone découverte, jusqu'à un niveau pratiquement égal à l'épaisseur immédiatement inférieure de la couche; d. développement du revêtement photorésistant jusqu'à ce que la zone d'épaisseur immédiatement inférieure de la couche soit découverte; 15 e. répétition des étapes c et d pour chaque épaisseur successive de la couche jusqu'à ce que l'épaisseur minimum de la couche soit découverte; f. décapage du matériau pour retirer le matériau restant dans les zones découvertes de la couche. 2.- Procédé de décapage selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 la radiation est un faisceau d'électrons, et en ce que les zones de la couche sont exposées à des densités de faisceaux électroniques proportionnels aux épaisseurs des zones de la couche. 3.- Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau photorésistant est du polyméthacrylate de méthyle. 25 4.- Procédé de décapage d'une structure à couche mince comprenant un substrat, une couche mince de matériau d'épaisseur variable choisi dans le groupe constitué par les métaux et les oxydes métalliques, cette couche étant disposée sur ledit substrat, et une couche de matériau photorésistant positif disposée sur la couche mince de matériau d'épaisseur variable, caractérisé 30 en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a. exposition, à un faisceau électronique, de la couche de matériau photorésistant située sur les zones à décaper de la couche mince, la densité du faisceau électronique faisant l'objet de variations de façon à être proportionnelle à chacune des épaisseurs des zones de la couche mince, 35 b. développement du matériau photorésistant exposé jusqu'à ce que la zone la plus épaisse de la couche soit découverte; 71 15068 6 2095201 c. décapage du matériau constituant la couche mince dans la zone découverte jusqu'à un niveau pratiquement égal à l'épaisseur immédiatement inférieure de la couche; d. développement du matériau photorésistant exposé jusqu'à ce que 5 l'épaisseur immédiatement inférieure de la couche mince soit découverte; e. répétition des étapes c et d pour chaque épaisseur successive de la couche mince jusqu'à ce que l'épaisseur .minimum de la couche mince soit découverte; f. décapage de la structure pour retirer le matériau restant dans 10 les zones découvertes de la couche mince.