Brevet FR2073484A1 — publié le 19711001

L'invention concerne un procédé pour la fabrication de composants semiconducteurs, et notamment pour la fabrication de circuits intégrés par le procédé de la photogravure, ainsi eue des dispositifs utilisables à cette fin, procédé selon lequel 5 l'exposition à la lumière suivie de la gravure du substrat de matériau semiconducteur revêtu d'un vernis photosensible est effectuée à deux ou à plusieurs reprises, d'autres opérations de traitement étant effectuées entre ces expositions, et selon lequel les modèles de gravure sont projetés sur la couche de vernis 10 photosensible sans aucun contact, par voie holographique, Le procédé de la projection holographique des modèles de gravure sur le substrat à exposer a déjà été décrit dans la littérature, par exemple dans l'article intitulé "Holographie Projection of Microcircuit Patterns" dans Electronic Letters, 15 février 1968, vol. 4, nc 3. Ce procédé est fondé sur la possibilité de reconstituer un objet photographié holographiquement sous forme d'une image réelle dans l'espace avec une résolution élevée. L'objet est ici constitué par le modèle de gravure qui doit être exécuté sur le substrat. La surface du substrat revêtue de vernis 20 photosensible est placée, pendant l'exposition, dans le plan de l'image réelle du modèle de gravure. Ce procédé de la projection holographique du modèle de gravure sur le substrat s'accompagne de toute une série d'avantages par rapport au procédé de copiage par contact généralement 25 adopté, selon lequel le masque qui contient le modèle de gravure est placé en contact direct avec le substrat pendant l'exposition. L'avantage essentiel du procédé holographique de copiage tient au fait que l'hologramme peut être utilisé pratiquement aussi souvent qu'on le désire, car - contrairement au masque de gravure 30 qui est mis directement en contact avec le substrat - il n'est soumis à aucune sollicitation mécanique et est insensible à la poussière et aux éraflures, du fait du mode différent de mémorisation de l'information d'image. Lors de la fabrication de circuits intégrés, où le 35 substrat de matériau semiconducteur doit être exposé successivement à la lumière avec différents modèles de gravure, d'autres opérations de traitement étant effectuées entre ces expositions, il se pose toutefois le problème de projeter le modèle de gravure à appliquer dans une position exactement définie par rapport au :;-0 ou aux modèle (s" de gravure déjà formé(s). Le réglage nécessaire 2 70 45757 2Q73àQU de la position du substrat est ici beau;ct:p "1 diSfic.ilr- qu'aie le procédé de copiage par contact, car -:a réglage doit Si-r-a effectué dans six degrés de liberté contre crois degrés de liberté seulement du mouvement mécanique, car le procédé appliqué d'habi-5 tude, par observation directe de repères tracés sur les masques de gravure et sur le substrat, qui doivent être superposés, n'est pas applicable dans ce cas, du fait que le substrat et l'hologramme qui contient le modèle de gravure sont séparés dans l'espace . 10 L'invention a pour but de créer un procédé pour le réglage fin de l'hologramme utilisé ou de l'image réelle du masque de gravure, reconstituée à partir de l'hologramme, par rapport au ou aux modèles de gravure qui se trouvent déjà sur le substrat » 15 Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que, lors de la photographie holographique des différents modèles de gravure utilisés dans un processus de fabrication, on photographie simultanément au moins trois repères de réglage dont la forme en plan et la position relative par rapport aux modèles 20 de gravure sont les mêmes pour- tous les modèles, que ces repères de réglage apparaissent en outre sous forme de surfaces réfléchissantes nettement distinctes lors de l'exécution de la première opération de photogravure sur la surface du substrat, et que l'image dans l'espace des repères de réglage des ondes de réglage 25 reconstituées lors de la reproduction du deuxième hologramme et des hologrammes suivants est superposée localement aux repères de réglage présents sur le substrat, en vue d'un réglage fin à précision élevée, en réglant à une valeur maximale, au moyen d'un dispositif d'observation, l'écart entre les franges d'interféren-20 ce du champ d'interférence entre l'onde de réglage réfléchie par le substrat à l'endroit des repères de réglage et l'onde de comparaison qui contient une image virtuelle des repères de réglage et qui est produite simultanément lors de la reproduction de l'hologramme. 35 L'invention est basée sur le fait connu que, par un tel procédé de réglage, on peut effectuer un réglage simple jusqu'à une fraction d'une longueur d'onde de la lumière utilisée, étant donné que de petits déréglages donnent déjà lieu à des franges d'interférence bien marquées. Dans la production indus-40 trielle de circuits intégrés, il est possible, avec ce procédé BAD ORIGINAL 3 70 45767 2073484 de réglage, de maintenir dans des limites de tolérances très rigoureuses les spécifications électriques des différents circuits, même en cas de fabrication en grande série, ce qui évite les opérations souvent appliquées de triage de circuits ayant des 5 caractéristiques approximativement communes. Pour qu'il ne soit procédé à aucune exposition à la lumière du substrat pendant l'opération de réglage, il est avantageux que, dans l'hologramme utilisé pour la deuxième exposition du substrat et chacune des suivantes, les repères de réglage 10 soient photographiés et reproduits avec une lumière ayant une longueur d'onde différente, n'exerçant aucune influence sur le vernis photosensible qui revêt le substrat semiconducteur. Une autre possibilité, pour éviter, pendant l'opération de réglage, une exposition de zones du substrat qui ne doivent pas 15 être exposées, consiste à recouvrir le substrat, pendant l'opération de réglage, avec un masque qui ne découvre que les repères de réglage sur le substrat. Une exposition des repères de réglage sur le substrat n'est pas nuisible, car ceux-ci sont de toute-façon exposés, lors de 11éclairement par le modèle de gravure, 20 par les repères de réglage contenus dans ce dernier. Selon un mode de réalisation simple pour la mise en oeuvre du procédé indiqué, le substrat est placé dans la région de l'image réelle du masque de gravure et des repères de réglage, reconstituée à partir de l'hologramme, et le dispositif d'obser-25 vation est placé du côté de l'hologramme opposé au substrat tandis que le substrat est réalisé de façon à pouvoir être déplacé, au moyen d'un dispositif de réglage, dans toutes les directions de l'espace dans une région nécessaire au réglage et être fixé dans la position réglée. 30 En tant qu'hologramme, il peut s'agir aussi bien d'ho logrammes plans ou spatiaux. Contrairement à l'hologramme plan, le champ d'interférences photographié, dans le cas d'un hologramme spatial, n'est pas fixé dans une couche superficielle mince, mais dans une couche épaisse d'un multiple de la longueur d'onde de la 35 lumière utilisée. Dans ces conditions, l'hologramme spatial est exécuté de sorte qu'il produise, lors de sa reproduction, sur un côté de l'hologramme, une image réelle du modèle de gravure et des repères de réglage qui y sont contenus et, sur l'autre cOté, une image virtuelle des repères de réglage, dont les points 40 d'image virtuels coïncident avec les points d'image réels corres- 70 45767 8 REVENDICATIONS 2073484 1. Procédé pour la fabrication de composants semiconducteurs, et notamment pour la fabrication de circuits intégrés par le procédé de la photogravure, l'exposition suivie de la gravure du substrat semiconducteur revêtu d'un vernis photosensible 5 étant effectuée à plusieurs reprises, d'autres opérations de traitement étant effectuées entre les expositions et les modèles de gravure étant projetés sur la couche de vernis photosensible sans aucun contact, par voie holographique, caractérisé par le fait que, lors de la photographie holographique des différents 10 modèles de gravure utilisés dans un processus de fabrication, on photographie simultanément au moins trois repères de réglage dont la forme en plan et la position relative par rapport aux modèles de gravure sont les mêmes pour tous les modèles, que ces repères de réglage se présentent en outre sous forme de surfaces réflé-15 chissantes bien distinctes lors de l'exécution de la première opération de photogravure sur la surface du substrat (10), et que l'image dans l'espace des repères de réglage de l'onde de réglage reconstituée (5) lors de la reproduction du deuxième hologramme et des hologrammes suivants est superposée localement aux 20 repères de réglage présents sur le substrat, en vue d'un réglage fin à précision élevée, en réglant à une valeur maximale, au moyen d'un dispositif d'observation (11), l'écart entre les franges d'interférence du champ d'interférence entre l'onde de réglage (51) réfléchie sur le substrat (10) à l'endroit des repères 25 de réglage et l'onde de comparaison (9) qui contient une image virtuelle des repères de réglage et qui est produite simultanément lors de la reproduction de l'hologramme. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans l'hologramme (6, 13) utilisé pour la deuxième 30 exposition du substrat (10) et chacune des suivantes, les repères de réglage sont photographiés et reproduits avec une lumière ayant une longueur d'onde différente, n'exerçant aucune influence sur le vernis photosensible qui revêt le substrat semiconducteur (10). 35 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le substrat (10) est recouvert, pendant l'opération de réglage, avec un masque qui ne découvre que les repères de réglage sur le substrat. 70 45767 9 2C73484 4. Dispositif pour l'exécution du procédé suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le substrat (10) est placé dans la région de l'image réelle du masque de gravure et des repères de réglage, reconstituée à partir de 5 l'hologramme (6, 13)5 et le dispositif d'observation (11) est placé du côté de l'hologramme opposé au substrat, et que le substrat (10) est monté de façon à pouvoir être déplacé au moyen d'un dispositif de réglage, dans toutes les directions de l'espace dans une région nécessaire pour le réglage et à pouvoir être 10 fixé dans la position réglée. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'hologramme est exécuté sous forme d'hologramme plan (6). 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé 15 par le fait que l'hologramme est exécuté sous forme d'hologramme spatial (13) qui produit, lors de sa reproduction, sur un côté de l'hologramme, une image réelle du modèle de gravure et des repères de réglage qui y sont contenus et, sur l'autre côté, une image virtuelle des repères de réglage, dont les points d'image 20 virtuels coïncident avec les points d'image réels correspondants. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 4, 5 ou 6, caractérisé par un hologramme qui(reproduit les repères de réglage avec une brillance plus forte que le modèle de gravure. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, 25 caractérisé par un hologramme qui reproduit l'onde de réglage (511 avec une intensité telle que celle-ci présente, dans la zone de l'interférence de l'onde de réglage (5) avec l'onde de comparaison (9), une intensité approximativement égale à celle de l'onde de comparaison. 30 9. Dispositif selon l'une des revendications 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé par le fait que les repères de réglage et le modèle de gravure sont emmagasinés dans différentes parties de 1'hologramme.