Brevet FR2128822A1 — publié le 19721020

La présente invention a pour objet un procédé de positionnement dans un système d'exposition par projection. Il est déjà bien connu d'imprimer des tracés de très petites dimensions, tels qu'un circuit intégré, sur une base 5 ou support constitué, par exemple, par une pastille de silicium, en formant préalablement le tracé désiré habituellement sur une plaque sèche à sel d'argent ou analogue, puis en soumettant le support revêtu d'une matière photorésistante et disposé de façon à adhérer étroitement à ladite plaque sèche, 10 à une exposition. Le positionnement dans ce procédé peut être effectué au moyen d'un microscope optique. Concurremment à ce système d'exposition par contact, le système d'exposition dit par projection a été développé récemment et la présente invention se rapporte à un procédé de 15 positionnement pour l'impression de tracés de très petites dimensions avec ce système d'exposition par projection. L'invention a pour objet un procédé de positionnement dans un système d'exposition par projection pour vérifier qu'un tracé sur un corps tel qu'un masque, placé dans un premier plan 20 focal, coïncide avec un autre tracé formé sur un corps, tel qu'une pastille, placé dans un second plan focal, caractérisé en ce qu'il consiste à focaliser les rayons lumineux, traversant une lentille de pro jecteurr-et. provenant du premier plan focal, au moyen d'un miroir réfléchissant disposé obliquement 25 de façon amovible sur le trajet des rayons lumineux, en une image qui se trouve dans une position où elle donne une image spéculaire par rapport au second plan focal et à focaliser une image d'un point repère du second plan focal, par un système optique comportant un dispositif d'éclairage de sécurité, en 30 une image au point de focalisation de l'image dudit premier plan focal de sorte que l'on détermine ainsi la position relative des corps situés aux deux plans focaux précités, en observant la façon dont ces deux images coïncident entre elles. Le procédé de positionnement selon l'invention est 35 applicable non seulement à l'impression d'un circuit intégré mais également, d'une façon générale, au positionnement dans un appareil utilisant le système d'exposition par projection. 72 08432 2 2128822 Bien que le grossissement de projection ne soit pas toujours nécessairement de 1x, l'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, en supposant que l'objet à projeter est un circuit intégré et que le grossissement de projection est de 5 1x. Les lentilles utilisées dans les appareils d'exposition par projection doivent souvent avoir un large champ visuel et un pouvoir séparateur élevé et, en conséquence, l'aberration de telles lentilles est de préférence réduite 10 dans une mesure suffisante pour des rayons lumineux de longueurs d'ondes spécifiques. De telles longueurs d'ondes sont habituellement une longueur d'onde qui peut effectivement agir sur matière photorésistante (par exemple la raie g du spectre qui est une raie du spectre d'une lampe à mercure ; longueur O 15 d'onde 4358 A) et la longueur d'onde d'un rayon de lumière visible pour le positionnement et qui n'agit pas sur la matière photorésistante (par exemple la raie e qui est une autre raie O du spectre d'une lampe à mercure ; longueur d'onde 5461 A). Il n'est cependant pas facile, dans la réalisation d'une len-20 tille, d'obtenir une lentille qui présente un pouvoir séparateur élevé et un large ch,amp visuel et dont, en outre, l'aberration peut être compensée pour lesdites deux longueurs d'onde de la raie g et de la raie e. La présente invention se rapporte à un procédé de 25 positionnement dans un appareil d'exposition par projection qui utilise une lentille dont l'aberration est compensée seulement dans la gamme la plus voisine d'une longueur d'onde spécifique agissant sur la matière photorésistante et le principal objet de la présente invention est de perfectionner 30 la précision de positionnement par ce procédé. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et à l'examen des dessins annexés dans lesquels : - la fig. 1 est une représentation schématique d'un 55 appareil d'exposition du type par projection ayant un grossissement de 1x, qui a été utilisé de façon cla3sique ; I COPY 72 08432 3 2128822 - la fig. 2 représente un mode de réalisation de la présente invention ; - la fig. 3 montre la façon dont le positionnement est réalisé selon la présente invention ; 5 - la fig. 4 représente l'élément principal d'un autre mode de réalisation de l'invention. La fig. 1 représente un mode de réalisation d'un appareil d'exposition par projection ayant un grossissement de 1x, utilisant une lentille du type à compensation pour deux 10 longueurs d'onde. Sur la fig. 1, la référence 1 désigne une pastille, la référence 2 une lentille de projecteur ayant un grossissement de 1x, la référence 3 un masque constitué par une plaque sèche au sel d*argent, ou un masque en chrome, sur lequel un tracé de petites dimensions est inscrit. En premier lieu, il 15 est tout d'abord nécessaire de vérifier si un point P*, sur . lequel un point P du masque est focalisé par la lentille de projecteur 2, en une image, coïncide avec un point Q de la pastille 1 dans les limites d'une gamme d'erreurs tolérable. Lorsque les points ne sont pas en coïncidence, le masque 3, ou 20 la pastille 1, doit être déplacé, dans le plan focal, de façon à garantir que ces points P et Q se trouvent dans une position relative suffisamment satisfaisante. Ceci constitue le procédé de positionnement tel que défini" dans la présente demande et un cycle est achevé par l'exposition suivant ce positionnement. 25 Dans le mode de réalisation de la fig. 1, un filtre 5 transmettant le rayon lumineux de la longueur d'onde qui agit effectivement sur la matière photorésistante et dont l'aberration est compensée, et un filtre 4 transmettant les rayons lumineux pour le positionnement sont montés de façon à pouvoir 30 être insérés de façon interchangeable dans le trajet de la lumière, selon les besoins. En premier lieu, le masque 3 est placé, puis la pastille est mise en place. Les rayons lumineux émis par une source de lumière 8, frappent une lentille condenseur 7 de telle façon que l'énergie lumineuse est effectivement 35 incidente sur la lentille du projecteur 2, le trajet de la lumière étant ensuite dévié par un réflecteur 6 passant à travers le filtre 4 ou 5» préalablement inséré sélectivement, puis COPV 72 08432 4 2128822 illuminant le masque 3. les rayons lumineux transmis par ledit masque 3 traversent la lentille de projecteur 2 et illuminent la pastille 1. les rayons lumineux sont réfléchis par la pastille 1 avec une réflexibilité dépendant d'un traoé particulier 5 sur ladite pastille 1, les informations sur ledit tracé particulier étant focalisées à nouveau en une image sur le masque 3« Dans une telle disposition, dans laquelle la lumière réfléchie à partir de la pastillé 1 est déviée par un miroir semi-transparent disposé de façon à se trouver placé sur le trajet 10 lumineux seulement au cours du positionnement et à être Ôté dudit trajet lumineux de façon à ne pas intercepter les rayons lumineux d'éclairage lors de l'exposition, un dispositif 10 est disposé de façon à focaliser le point P, et l'image de ce point P agrandie par ledit dispositif 10 est observée visu-15 ellement à travers un oculaire 11, permettant ainsi que l*on s'assure que l'image de la pastille 1 focalisée sur le masque 3 coïncide avec le tracé porté par le masque 3 lui-même. Les positions relatives du masque 3 et de la pastille 1 peuvent être réglées grâce à cette opération de vérification et, après 20 réalisation du positionnement, une exposition est effectuée une fois que les filtres 4 et 5 ont été permutés. Bans un tel système, l'amélioration de la précision de positionnement dépend du degré de pouvoir séparateur par rapport à la longueur d'onde utilisée pour le positionnement. 25 On décrira maintenant, un mode de réalisation d'un appareil projecteur utilisant le système de positionnement selon la présente invention, en se référant à la fig. 2, dans laquelle le système d'éclairage a été omis pour simplifier la description. 30 Le rayon lumineux qui a éclairé le point P du masque 3 est guidé à travers la lentille de projecteur et focalisé sous forme d'une image sur le point P1 de la pastille. Ce rayon lumineux est un rayon tel qu'il agit suffisamment sur la matière photosensible. Bien entendu, la lentille de projecteur 2 a 35 son aberration compensée dans la gamme de la longueur d'onde de ce rayon lumineux. 72 08432 5 2128822 Un réflecteur 13 est disposé entre l'extrémité inférieure de la lentille de projecteur 2 et le plan focal, à un angle de 45° par rapport à l'axe optique. Le rayon lumineux focalisant une image sur le point P' est dévié par ledit 5 réflecteur 13 et focalise une image sur un point Pn satisfaisant la relation RP' = RP" sur la fig. 2, dans laquelle P'R est une ligne droite passant par le point P', parallèle à l'axe optique AC et coupant le réflecteur 13 en R. L'image focalisée sur le point P" avec un grossissement de 1x est 10 focalisée par une lentille relais 14 en une image agrandie en un point S. Un microscope optique réfléchissant, du type à lumière incidente, est installé avec une précision suffisante pour que le point P1 soit observable par rapport au point P. 15 Dans ce système optique, les rayons lumineux émis par une source de lumière 18 traversent une lentille condenseur 19, les rayons lumineux qui agissent sur la matière photorésistante étant supprimés par un filtre 20, et le reste des rayons, à savoir les rayons de lumière dite de sécurité, étant seuls 20 réfléchis sur un miroir semi-transparent 17, traversant un objectif 21 et étant ensuite réfléchis par un réflecteur placé à un angle de 45° par rapport à l'axe optique, de la même manière que ledit réflecteur 13, -illuminant ainsi la surface de la pastille 1. Le rayon lumineux réfléchi par le point P* de 25 la pastille 1 passe par le réflecteur 16, l'objectif 21 et le miroir semi-transparent 17 et est réfléchi par un réfleeteur 23 et un miroir semi-transparent 15 pour focaliser une image au point S. Un réflecteur ou un système de prisme 22 est prévu sur le trajet de la lumière pour empêcher une inversion verti-30 cale ou latérale des images des points P' et P" qui autrement se produirait au point S. Il est également possible de focaliser les points P' et P" avec un grossissement de 1x en des images respectives sur tout point S approprié, en réalisant de façon appropriée le système optique. 35 II n'est pas toujours nécessaire que le grossissement soit de 1x. Lorsque le tracé (i) du masque 3» et le tracé (ii) de la pastille 1 qui doit être mis en coïncidence avec ledit 72 08432 6 2128822 tracé (i) sont dans la relation : x 4 y dans laquelle x et y représentent respectivement les dimensions du tracé (i) et (ii), le positionnement serait difficile avec 5 le grossissement de 1x comme on le voit sur la. représentation (iii) de la fig. 3. Dans un tel cas, le grossissement de l'objectif peut être, de préférence, plus pe-cit, afin de faciliter le positionnement. Le résultat se présente comme montré sur la représentation (iv) de la fig. 3) Dans la disposition de la 10 présente invention, comme précédemment indiqué, les images de P* et P", à savoir de P et P', coïncident l'une avec l'autre en tant que point S et il est seulement nécessaire d'agrandir davantage ces images, à travers l'oculaire pour assurer le positionnement correct. 15 Dans le cas où. le point de la pastille 1 qui doit être amené en coïncidence avec le point P du masque est le point Q, la pastille, par exemple, peut être déplacée jusqu'à la position du point P'. Alors, le point P coïncide avec le point Q. Une telle conception de l'objectif est avantageuse 20 du fait que l'image du rayon lumineux traversant l'objectif et agissant sur la matière photorésistante et l'image du microscope du type à lumière incidente sont observées dans des couleurs différentes, et le rayon lumineux traversant l'objectif peut être choisi, ce qui facilite l'observation des images 25 lorsqu'elles sont mises en coïncidence, de telle manière que l'aberration ne doit être compensée que par rapport à la longueur d'onde du rayon lumineux choisi. D'une façon générale, lorsqu'on désire déterminer si le positionnement est obtenu sur une surface totale en obser-30 vant une zone de diamètre inférieur à 0,1 mm d'une grande surface (ayant par exemple 50 mm de diamètre), il est seulement nécessaire de réaliser la coïncidence désirée en deux points. Ceci peut être obtenu en prévoyant deux mécanismes tels que représentés sur la fig. 2, et il est également possible, pour 35 faciliter l'observation, de former une paire d'images doubles séparément dans des oculaires à champ simple, en utilisant un appareil classique de type à double champ. Le cadre arrière 72 08432 7 2128822 mécanique de la lentille de projection doit être suffisamment long pour permettre d'effectuer le positionnement de la manière telle que mentionnée ci-dessus, les rayons lumineux transmis par l'objectif, lors du positionnement, sont actifs vis-à--vis 5 de la matière photorésistante de sorte que l'emploi d'une plaque interceptrice 24 doit également être envisagé pour intercepter toute partie indésirable desidts rayons lumineux. Il est naturellement nécessaire de prévoir un mécanisme susceptible de retirer les éléments qui se trouvent 10 dans le champ visuel hors de ce champ visuel au cours de l'exposition-. Bien que le mode de réalisation représenté sur la fig. 2 comprenne les réflecteurs 13 et 16 montés séparément, ceux-ci peuvent être remplacés par un prisme unique à angle 15 droit, dont deux surfaces inclinées sont insérées sur le trajet delà lumière, comme représenté sur la fig. 4. Ce procédé est également applicable dans le cas où le grossissement de la lentille de projection est différent de 1x. Dans un tel cas, le grossissement et la distance focale, res-20 pectivement de la lentille relais et de l'objectif, peuvent être choisis en fonction du grossissement de la lentille de projection utilisée, de façon qu'un système optique soit effectivement réalisé pour amener les images formées par ladite lentille relais et l'objectif à coïncider l'une avec 25 11 autre. Il apparaîtra de la description qui précède d'un mode de réalisation de l'invention que non seulement la réalisation de la lentille de projecteur est avantageusement simplifiée mais qu'également le positionnement est obtenu d'une 30 manière relativement facile étant donné que le masque et la pastille peuvent être observés au moins en deux couleurs lors du positionnement, en opposition avec les systèmes de projection classiques. 72 08432 8 2128822 REVENDICATION Procédé de positionnement dans un système d1exposition par projection pour vérifier qu'un tracé sur un corps, tel qu'un masque, placé dans un premier plan focal, coïncide avec 5 un autre tracé formé sur un corps tel qu'une pastille, placé dans un second plan focal, caractérisé en ce qu'il consiste à focaliser les rayons lumineux, traversant une lentille de projecteur et provenant du premier plan focal, au moyen d'un miroir réfléchissant disposé obliquement de façon amovible sur 10 le trajet des rayons lumineux, en une image qui se trouve dans une position où elle donne une image spéculaire par rapport au second plan focal et à focaliser une image d'un point repère du second plan focal, par un système optique comportant un dispositif d'éclairage de sécurité, en une image au point de 15 focalisation de l'image dudit premier plan focal, de sorte que l'on détermine ainsi la position relative des corps situés aux deux plans focaux précités, en observant la façon dont ces deux images coïncident entre elles. 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