Brevet FR2073447A1 — publié le 19711001

La présente invention concerne un procédé pour le report photographique sans défaut du modèle d'un original sur un substrat portant un revêtement photosensible. L'invention a pour objet d'éliminer les défauts de l'origi-5 nal lors du report des structures de ce dernier sur,un substrat quelconque. Selon une particularité essentielle de l'invention, le temps d'insolation total nécessaire pour le report est divisé en plusieurs phases successives d'insolation partielle, avant chacune desquelles l'original est décalé d'au moins un pas par rapport au 10 substrat, quand la mosaïque est constituée par de nombreuses structures individuelles semblables et disposées suivant une grille, ou remplacé par un original semblable. L'original est de préférence décalé d'un multiple-entier du pas de la grille par rapport au substrat, avant chaque phase d'inso 15 sation partielle. L'invention part du fait que la fabrication d'ori ginaux, tels que des photomasques, nécessaires pour la production de dispositifs à semiconducteurs ou de circuits imprimés, s'accompagne de défauts statistiques ou systématiques qui interdisent un report parfait de la structure originale sur le substrat. Les photo 20 masques pour dispositifs à semiconducteurs sont généralement fabriqués selon le procédé "step and repeat" connu, dans lequel l'image d'une seule structure est répétée sur un film, chaque production d'image étant précédée par le décalage de la structure individuelle ou du film d'une distance égale au pas prévu du masque complet. On 25 obtient ainsi un photomasque constitué par de nombreuses structures individuelles, semblables et juxtaposées, au cours de cette fabrication du masque, des particules de poussière ou des trous dans l'émulsion photographique risquent déjà de produire des défauts entraînant des rebuts coûteux pendant la fabrication des dispositifs -50 à. semiconducteurs. D'autres sources de défauts résultent de l'usure des nîSsques de travail, de leur encrassement au cours de nombreuses opérations ou de la reproduction d'un masque original. Des défauts de l'optique utilisée ou des poussières sur le trajet lumineux risquent également de produire de nouveaux rebuts pendant le report 55 du modèle du masque sur la surface semiconductrice revêtue d'un vernis photosensible. Le procédé selon l'invention permet d'éliminer complètement les sources de défauts mentionnées. 70 43379 2073447 Le procédé selon l'invention est basé sur le principe suivant: tous les vernis photosensibles intègrent la lumière incidente. L'insolation complète est obtenue quand toute la quantité de lumière a été reçue en une phase d'insolation ou quand gwjû 5 la x partie de la quantité totale de lumière nécessaire a été reçue au cours de chacune des x phases d'insolation partielle. Il faut tenir compte de ce que le temps d'insolation total dépend de divers facteurs, tels que la nature du vernis photosensible et son épaisseur, le spectre lumineux et la taille des structures à reporter. C'est ainsi que pour un vernis photosensible donné, les tolérances admissibles sur le temps d'insolation total.sont de + 1 mn quand on admet une variation de + 20% de la taille des structures à reporter. Dans le procédé selon l'invention, le vernis photosensible est 15 insolé pendant une fraction seulement du temps d'insolation total, le masque étant fixe par rapport au substrat, puis le masque est décalé par rapport au substrat d'un multiple entier du pas de la grille. Le défaut éventuel apparaît ainsi à un autre endroit lors de l'insolation partielle suivante. Lorsque le temps d'insolation 20 total est divisé en x phases d'insolation partielle, le défaut apparaît certes en x points, mais il n'y est reporté que par la xeme partie de la quantité de lumière totale et n'apparaît donc pas. Il est ainsi possible d'éliminer complètement le défaut. Il est possible de montrer théoriquement que le temps d'inso-25 lation total doit être divisé en plus de deux phases d'insolation partielle. Des essais ont montré que 3 à 5 phases d'insolation partielle sont économiques et suffisent dans la plupart des cas pour l'élimination des défauts. Il est évidemment possible d'adopter un nombre beaucoup plus élevé de phases d'insolation partielle, 30 quand la dépense supplémentaire résultante est justifiée par 1'amélioration, du résultat. * D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels; 35 -la figure 1 représente un masque dans un domaine duquel les structures sont complètement supprimées par des défauts; -la figure 2 représente un masque avec un domaine défectueux correspondant à une structure géante; et # 70 43379 3 2073447 -la figure 3 représente un masque sans défaut, obtenu selon 1'invention. Le masque de travail 1, représenté aux figures 1 et 2, est un masque négatif du type nécessaire par exemple à la production 5 de nombreuses diodes semblables. Les structures 2 apparaissent transparentes sur une couche opaque.Les défauts existants ont complètement supprimé les structures dans un domaine 3 du masque représenté à la figure 1. La figure 2 représente un autre type de défaut. Un domaine défectueux 4 a donné dans ce cas l'image 10 d'une structure géante qui aboutirait à la production d'une diode géante, par insolation en une seule phase. Les pointillés de la figure 3 indiquent que le défaut, par suite du décalage du masque, apparaît toujours à un autre endroit, chacune de ces images étant 6H16 produite par la x partie seulement de la quantité de lumière. 15 La figure 3 montre en outre le résultat de l'insolation, le temps total étant divisé en cinq phases égales d'insolation partielle. Le masque est décalé d'un multiple entier du pas de la grille avant chaque phase d'insolation -partielle. Aucun domaine défectueux n'est plus décelable sur le report, comme le montre la figure 3. 20 La position de l'image de toutes les structures de diode est conforme à l'original. Des essais ont également montré qu'une tripartition du temps d'insolation peut suffire.Lorsque le masque comporte des structures additionnelles claires, l'insolation s'effectue pour un tiers à 25 travers le défaut et pour deux tiers à travers deux structures non perturbées. L'insolation est encore certes un peu trop importante aux endroits du défaut, mais ce dernier est éliminé. Dans le cas de défauts opaques, c'est-à-dire de structures absentes à des endroits déterminés, la quantité de lumière irradiée n'est égale 30 qu'aux 2/3 de la quantité totale dans certains domaines. Le développement commence toutefois à la moitié de la quantité de lumière, de sorte que les structures apparaissent dans la couche de vernis photosensible développée, bien que leur taille soit légèrement trop faible. -55 D'une façon très générale, une augmentation du nombre des phases de décalage et d'insolation partielle accroît la probabilité d'élimination des défauts .et la stabilité dimensionnelle des structures reportées. 70 43379 2073447 Dans 1'exemple de réalisation décrit, le temps d'insolation total» compris entre 4 et 5 nin, est divisé en cinq phases d'insolation partielle. Le substrat est une plaquette semiconduc-trice, dont la face destinée au report du modèle est recouverte par une couche d'oxyde ou de nitrure, portant une couche de vernis photosensible. Après développement, cette dernière couche sert par exemple de masque pour la gravure de la couche d'oxyde ou de nitrure sous-jacente et qui, après cette gravure, sert par exemple de masque de diffusion. Outre les avantages précédemment décrits, le procédé selon l'invention présente celui d'éliminer le flou observé sur les bords dans le cas d'une insolation unique. Le procédé décrit compense en outre les défauts de la grille. Le procédé selon l'invention permet aussi d'obtenir des copies de masque sans défaut et des masques métal-verre. Dans ce dernier cas, le substrat es$ une plaquette de verre dont la surface est revêtue d'une couche métallique. Pour la production de copies de masque, ' le substrat est réalisé dans un matériau approprié, un film par exemple. La mise en oetfvre du procédé décrit fait de préférence appel à des dispositifs comportant deux platines. Une platine sert de la façon habituelle au centrage du masque et de la plaquette, t la seconde permet le décalage du masque par rapport à la plaquette. Au lieu de décaler le masque par rapport à la plaquette semi-conductrice, comme précédemment décri^, il est possible aussi, avant chaque phase d'insolation partielle, de remplacer le masque par un masque semblable occupant la même position. On pourrait dans ce cas fabriquer par exemple cinq masques semblables, les loger dans un magasin et les amener successivement dans une position ajustée par rapport au substrat, entre les diverses phases d'insolation. Il est possible d'éliminer ainsi des défauts du masque, car on peut admettre que cinq masques fabriqués indépendamment présentent des défauts en des points différents. Le remplacement des masques permet en outre d'utiliser pour chaque phase d'insolation partielle des masques ne comportant qu'une seule fois un modèle déterminé. Il en est notamment ainsi pour les circuits imprimés. Le remplacement des masques ne permet par contre pas d'éviter les défauts de l'objectif de report. 70 43379 2073447 Le dispositif selon l'invention se prête à la fabrication de tous les types de dispositifs à semiconducteurs,et notamment de diodes, transistors et circuits intégrés produits en technique planar. Le procédé décrit permet en outre de produire des circuits imprimés quand le substrat est constitué par une plaquette isolante portant une couche métallique. 70 43379 2073447 REVENDICATIONS 1. Procédé pour le report photographique sans défaut du modèle d'un original sur un substrat portant un revêtement photosensible, ledit procédé étant caractérisé en ce que ^e temps d'insolation total nécessaire au report est divisé en plusieurs 5 phases successives d'insolation partielle, avant chacune desquelles l'original est décalé par rapport au substrat d'au moins un pas de grille, quand le modèle de l'original est constitué par de nombreuses strutures individuelles, semblables et disposées suivant une grille, ou remplacé par un original semblable. 10 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que l'ori ginal est décalé par rapport au substrat, avant chaque phase d'insolation partielle d'un multiple entier du pas de la grille. 3- Procédé selon revendication 1 ou 2, caractérisé par la division du temps d'insolation total en plus de deux phases d'inso-15 lation partielle. 4. Procédé selon revendication >, caractérisé par la division du temps d'insolation total en trois à cinq phases égales d'insolation partielle. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, 20 caractérisé par l'emploi d'un photomasque comme original et d'une plaquette semiconductrice comme substrat. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par l'empM d'un photomasque comme original et d'une plaquette isolante à revêtement métallique comme substrat pour un 25 circuit imprimé. 7. Procédé selon revendication 5* caractérisé en ce que la face de la plaquette semiconductrice destinée à recevoir le modèle est recouverte, avant le report du modèle, par une couche d'oxyde ou de nitrure qui est ensuite recouverte d'une couche de vernis pho-30 tosensible. 8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par l'emploi d'un photomasque comme original et d'un matériau approprié à la production de la copie du masque comme substrat. 9. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à.4,ca--55 ractérisé par l'emploi d'une plaquette de verre portant une couche métallique comme substrat. 10. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par son application à la fabrication de multiples diodes, ■ transistors, circuits intégrés sur une plaquette semiconductrice ou g dé circuits imprimés.