Brevet FR2280924A1 — publié le 19760227

La présente invention concerne un procédé de protection de masques de photogravure et les masques obtenus par ce procédé. Les techniques de photogravure sont maintenant couramment utilisées. Elles permettent de transférer,de façon précise, une forme géométrique sur une pièce à traiter. Ce transfert se fait par l'inter- médiaire d'une technique photographique qui est généralement suivie d'un traitement chimique. La photogravure est notamment utilisée en mécanique de précision, par exemple, pour former certaines pièces de petites dimensions dans des dispositifs d'horlogerie.Toutefois, on se référera ci-après plus particulièrement à l'industrie des semi-conducteurs, sans but limitatif. Dans les techniques de fabrication de semi-conducteurs, la photogravure est couramment utilisée, notamment pour ouvrir des couches barrières ou creuser des Billons dans des pastilles de semi-conducteurs. Par exemple, dans le cas où l'on désire effectuer une diffu- sion locale dans une pastille de silicium, il est courant dans la pratique d'oxyder cette couche de silicium pour former une couche de silice puis d'ouvrir cette couche de silice dans les zones où il est souhaité effectuer la diffusion.Pour ce faire, après avoir formé la couche de silice, une fine pellicule d'une résine photosensible est déposée à la surface de la couche de silice et séchée suivant tout procédé connu. Ltopération suivante consiste à exposer la résine photosensible à des rayons lumineux, notamment à des rayons ultraviolets à travers un masque portant le ou les motifs désirés. Dans cette opération, étant donné les faibles dimensions des motifs et la grande précision requise, le caté du masque portant les motifs est mis en contact étroit avec la couche de résine photosensible qui est éclairée à travers ce masque. Il faut noter que toute aspérité ou poussière présente à l'interface de l'élément semi-conducteur et du masque peut endommager la partie de celui-ci opaque au rayonnement lumineux. Une telle dégradation se produit assez rapidement avec les maques couramment utilisés malgré les précautions habituellement prises, et ainsi, la durée de vie de ces masques est relativement brève. En conséquence, un objet de la présente invention est de prévoir des procédés de protection de masques de photogravure. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel procédé qui soit de mise en oeuvre économique et qui ne nécessite pas de modifications dans les phases ultérieures d'utilisation du masque. Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit, avant ou après formation d'un dessin sur un masque, de recouvrir ce masque d'une couche protectrice. Comme on le verra ci-après, une telle protection ne diminue sensiblement pas la précision et la qualité de la photogravure sous réserve que l'épaisseur de la couche protectrice soit suffisamment faible, et que cette couche protectrice présente notamment les qualités suivantes : bonne transmission pour les rayons ultra-violets, bonne résistance à l'abrasion, bonne adhérence sur le masque, faible adhérence aux résines photosensibles. La présente invention sera exposée plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation préférés faite en relation avec les dessins joints dans lesquels Les figures la et lb représentent respectivement un masque gravé et ce masque revêtu d'une couche de protection formée après gravure. Les figures 2a et 2b représentent respectivement un masque revêtu d'une couche de protection avant la formation d'un dessin sur ce masque et la gravure de ce masque revêtu d'une couche de protection; et Les figures 3a, 3b et 3c sont destinées à illustrer un troisième procédé de formation de couche de protection selon la présente invention. Il est clair que les dessins ont uniquement un but explicatif et que les dimensions du substrat sur des couches ne correspondent pas à une échelle ou à des proportions réelles. La figure 1 représente un masque de photogravure classique. Ce masque comprend un substrat 1 transparent pour les radiations dé sirées, revebtu d'une couche 2 opaque à ces radiations. Cette couche 2 est représentée dans la figure la après la formation d'un dessin désiré sur ce masque, dessin qui est habituellement lui-même réalisé par photogravure de la couche 2 à partir d'un masque-ma#tre. De façon classique, le substrat transparent 1 est un substrat de verre, de silice fondue, de quartz ou de plastique... et la couche opaque 2 sera une couche mince de chrome, d'oxyde de fer, d'oxyde de chrome, de silicium ou d'émulsion photographique, etc... De façon générale, la couche 2 sera un film mince, par exemple dans le cas du chrome, on utilisera classiquement un film de chrome d'une épaisseur de 800 A. En se référant à la figure lb, selon un premier aspect de la présente invention, il est prévu de déposer sur l'ensemble du masque comprenant le substrat 1 et la couche 2 gravée selon un dessin désiré, une couche protectrice 3 transparente aux radiations utilisées, cette couche étant déposée après un nettoyage particulièrement soigné de la surface du masque. Un aspect important de la présente invention est que l'épaisseur de cette couche protectrice 3 peut être définie en fonction de la précision de photogravure que l'on veut obtenir à l'aide du masque ainsi obtenu. De préférence, cette couche protectrice 3 a une épaisseur de l'ordre de 200 à 5000 A et est formée par pulvérisation cathodique. La couche de protection 3 peut être de meme nature que le substrat ou différente.Dans le cas d'une couche d'épais o seur supérieure ou égale à 2500 A. on choisira de préférence une couche protectrice formée d'un verre de m & e nature que celui du substrat; pour des épaisseurs plus faibles on peut utiliser un verre différent, ou de la silice. Toutefois, la présente invention ne se limite pas à une couche protectrice de verre ou de silice mais un film mince de matière plastique peut également astre déposé. Il est possible par pulvérisation cathodique en radio-fréquences à faible puissance (300 watts#) et à forte pression (100 à 200 Torr) d'argon de déposer 300 A de téflon. Dans tous les cas et quel que soit le procédé de dé poot utilisé, la température du substrat est de préférence maintenue aussi basse que possible.Dans le cas de la pulvérisation cathodique de Si02 sur une plaque au chrome, le substrat est déposé sur un plateau refroidi par une circulation d'eau de sorte que sa température ne dépasse pas 2500C. L'épaisseur de la couche protectrice est fonction de la définition recherchée; en particulier pour des épaisseurs de couche protectrice inférieures à 1 micron, les dimensions des motifs transférés sont inchangées avec ou sans couche protectrice, et la définition de ces motifs en bordure est sensiblement égale à l'épaisseur de la couche protectrice. Le procédé selon la présente invention est donc adapté à la fabrication des circuits intégrés. De façon générale, on utilisera la couche de protection la plus épaisse compatible avec la précision recherchée. Si la pulvérisation cathodique est le mode de dép8t préféré de la couche protectrice, cette couche peut également être déposée par évaporation thermique ou au canon à électrons ainsi que par réaction chimique en phase vapeur, ou plus simplement par collage dans le cas d'un film plastique.Dans ce dernier cas,l'épaisseur de cette couche peut atteindre 50 à 80 microns. Dans ces conditions la modification de dimension due à la couche protectrice est de l'ordre de 10 microns à chaque frontière de motif et la définition est de l'or- dre de 5 à 10 microns selon le substrat et la couche de masquage utilisés. Les figures 2a et 2b sont destinées à l'exposé d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Selon ce second mode de réalisation, comme cela est représenté en figure 2a, le substrat 1, uniformément recouvert de la couche opaque 2 est revêtu de la couche protectrice 3. Ensuite, seulement, comme cela est représenté en figure 2b, les deux couches 2 et 3 sont ouvertes, la couche 3 étant par exemple revêtue d'une résine photosensible et attaquée à l'aide d'une solution diluée d'acide fluorhydrique, et la couche 2 étant ensuite découpée dans ces fenêtres à l'aide d'une solution de sulfate cérique par exemple. On notera que selon ce deuxième procédé la couche de protection 3 ne doit pas nécessairement être transparente. Les figures 3a, 3b et 3c sont destinées à l'exposé d'un troisième mode de réalisation de la présente invention. Selon ce troisième mode de réalisation, comme cela est représenté en figure 3a, on part du substrat 1 supportant le masque# de chrome 2 encore revêtu de résine photosensible 4 sur les parties de chrome non enlevées. Dans une deuxième étape représentée en figure 3brune couche de silice 5, d'une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur du masque o de chrome (par exemple 800 A) est déposée sur le substrat (1) et sur les parties de résine photosensible (4) restantes. Ensuite, les parties de silice se trouvant sur les parties de résine photosensible sont enlevées par traitement chimique, ou autre.L'enlèvement de ces parties de silice est particulièrement simple du fait qu'au-dessus du matériau photorésistant, il y a une mauvaise adhérence de la silice qui est sous forme pulvérulente, alors qu'au-dessus du substrat la résine forme une structure homogène et résistante. On obtient ainsi une surface sensiblement plane formée alternativement de parties de chrome 2 et de parties de sili#ce 5. Dans une troisième étape représentée en figure 3c, une couche de silice uniforme 6 est déposée sur la pastille (ctest-à-dire sur le chrome 2 et sur la silice 5) selon une épaisseur choisie, par -exemple 2000 A. Un avantage de ce troisième mode de réalisation de la présente invention réside dans le fait que la couche finale est sensiblement plane,ce qui évite no tannent les interférences optiques possibles. EXEMPLE Un substrat de verre rev#tu d'une couche de chrome de l'or o dre de 800 A d'épaisseur a été utilisé, la couche de chrome a été attaquée selon le contour souhaité pour la formation d'un ensemble de triacs de moyenne puissance, qui nécessite une définition de l'ordre de quelques microns. Ce substrat a ét disposé sur un sup port refroidi dans une enceinte sous un vide de 10 6 Torr. Une cou o che de protection en silice (silo2) d'environ 2500 A d'épaisseur a été déposée sur la couche de chrome ouverte par pulvérisation radiofréquence pendant une durée de 30 minutes avec une puissance de sour ce de l'ordre de 500 watts et une pression d'argon de 10 2 Torr.En- suite, ce masque a été utilisé pour la fabrication d'un ensemble de triacs, tandis qu'un masque identique mais non protégé était utilisé de façon analogue par comparaison. Après 1500 opérations, le masque selon la présente invention présentait un seul défaut, alors que le masque non protégé présentait 10 défauts majeurs après 500 opérations. Ainsi, selon la présente invention, la durée de vie du masque a été augmentée par un facteur 3 et le rendement augmenté de 10 % pour une seule opération de photogravure. On notera ainsi, que l'objet principal de la présente invention qui était d'augmenter la durée de vie d'un masque de photogravure est nettement atteint, cette durée de vie étant augmentée d'un facteur de 3 à 5 ou plus. En outre, il faut noter qu'un avantage de la présente invention réside dans le fait qu'un dispositif de masque obtenu selon la présente invention peut être utilisé en remplacement d'un masque classique sans modifier les différentes étapes de fabrication d'un semi-conducteur par photogravure. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent dteztre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de protection de masques de photogravure, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à déposer une couche de protection transparente et de faible épaisseur sur un masque de photogravure comprenant un substrat transparent revêtu d'une structure opaque ayant une configuration désirée. 2 - Procédé de protection de masques de photogravure, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - revêtir d'une couche de protection transparente ou non un substrat transparent revtu d'une couche opaque, et - enlever des parties de la couche de protection et des parties correspondantes de la couche opaque selon une configuration désirée. 3 - Procédé de protection de masques de photogravure, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - revêtir d'une première couche de protection transparente un substrat recouvert d'une structure opaque ayant une configuration désirée, cette structure étant recouverte d'une couche d'un produit photorésistant, et l'épaisseur de cette couche de protection étant sensiblement égale à celle de la structure opaque; - enlever la couche de produit photorésistant et la partie de la première couche de protection se trouvant sur cette couche de produit photorésistant, d'où il résulte que l'on obtient une surface sensiblement lisse de couche de protection et d'affleurements de structure de masquage; et - déposer sur cette surface lisse une deuxième couche de protection transparente. 4 - Procédé de protection de masques de photogravure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de protection est de même nature que le substrat transparent. 5 - Procédé de protection de masques de photogravure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de protection est d'une nature différente de celle du substrat transparent. 6 - Procédé de protection de masques de photogravure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ltépaisseur de la couche de protection est de l'ordre de 200 à 5000 A. 7 - Procédé de protection de masques de photogravure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de protection est une couche de matière plastique fixée par collage. 8 - Procédé de protection de masques de photogravure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de protection est obtenue par pulvérisation cathodique. g - A titre de produits industriels nouveaux, masques obtenus selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 8.