Brevet FR2376510A1 — publié le 19780728

L'invention concerne un projecteur photoélectronique d'images pour former l'image d'un masque sur une préparation qui est disposée à une certaine distance au-dessus d'une photocathode recouverte par le masque, au moyen d'un champ magnétique dirigé perpendiculairement à la photocathode et à la préparation et à l'aide d'un champ électrique accélérateur parallèle audit champ magnétique. Un tel projecteur d'images est connu par exemple d'après la revue Journal of Applied Physics, Vol. 46, No. 2, Février 1975, pages 661 à 664. Ce projecteur est utilisé notamment pour la réalisation de modèles sur une pastille ou une microplaquette semiconductrice pour la fabrication de circuits intégrés. Pour ce faire la photocathode est éclairée sur sa face arrière. Les électrons émis de ce fait dans les vides du masque sont accélérés en direction de la préparation par le champ électrique d'une tension de l'ordre de 10 kV et sont focalisés par le champ magnétique sur la préparation, en sorte qu'il apparait sur la préparation une image du masque à l'échelle 1 : 1. Dans les appareils de ce type, connus jusqu'alors, la préparation elle-même constitue l'électrode positive du champ électrique.Etant donné que la préparation, c'est-à-dire la pastille semiconductrice, n'est jamais totalement plane et en particulier est cintrée, on obtient des hétérogénéités du champ électrique qui conduisent à des défauts de l'image formée. En outre les électrons secondaires émis au niveau de la préparation sont renvoyés par le champ électrique en direction de la préparation où ils peuvent provoquer une réduction du contraste de l'image. En outre des ions positifs, qui sont émis au niveau du vernis photosensible recouvrant la préparation, retournent en direction de la photocathode et y créent un empoisonnement. La présente invention a pour but d'éviter les défauts d'image, qui apparaissent par suite de défauts de planéité de la préparation, dans un projecteur d'images du type indiqué plus haut. En outre on doit empêcher une réduction du contraste de l'image par des électrons secondaires ainsi qu'un empoisonnement de la photocathode. Ces problèmes sont résolus grâce au fait que l'électrode positive du champ électrique est une électrode auxiliaire en forme de grille disposée entre le mas que et la préparation. Une telle électrode auxiliaire peut être réalisée aisément sous une forme plane . Des défauts de planéité de la préparation n'ont al~une influence sur l'allure du champ et par conséquent sur la formation de l'image. Les électrons secondalres et les ions positifs, émis au niveau de la préparation, ne rencontrent plus aucun champ électrique qui pourrait les dévier en direction de la préparation ou de la photocathode. De façon avantageuse, l'électrode auxiliaire présente, par rapport à la préparation, un potentiel positif de l'ordre de 10 V. De ce fait les électrons secondaires émis au niveau de la préparation sont attires. Le courant formé par les électrons secondaires au-dessus de l'électrode auxiliaire peut être utilisé comme signal lors de l'ajustement réciproque du masque et de la préparation. Des ions positifs partant de la préparation sont repoussés par Itélectrode auxiliaire. Pour uniformiser de façon supplémentaire le champ électrique d'accélération, on peut avantageusement disposer au niveau du bord de l'espace traversé par des électrons, entre le masque et l'électrode auxiliaire et parallèlement à ces éléments, une ou plusieurs plaques conductrices qui sont raccordées à un diviseur de tension alimenté par la tension accélératrice. Grâce à ces plaques, on empêche un renflement cintré en forme de tonneau des lignes de champ électriques sur le bord de l'espace de formation de l'image. Le champ magnétique peut être produit par un électroaimant. Cependant on utilise de préférence un aimant permanent. Ceci garantit une constance absolue du champ magnétique. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé un exemple de réalisation de l'objet de l'invention. Les références 1 et 2 désignent des cadres métalliques en forme de disques annulaires. Le cadre 1 porte la photocathode 3 qui est recouverte par un masque 4. Le cadre 2 supporte la préparation 5. La photocathode 3 peut être constituée par exemple par une couche de iodure de sodium ou par une couche de palladium placée sur un substrat en quartz. La préparation 5 est constituée par un disque de silicium monocristallin Sa, qui est recouverte par une couche 5b de vernis photosensible (connue également sous le nom anglais de "photoresist"). Le cadre 2 est placé au potentiel de la masse tandis que le cadre 1 est placé à un potentiel négatif élevé égal par exemple à - 10 kV. Une électrode auxiliaire 6 en forme de grille est placée à peu près en position médiane entre la photocathode 3 et le masque 4 d'une part et la préparation 5 d'autre part. Cette électrode auxiliaire peut être reliée par l'intermédiaire d'un commutateur 7 soit à la masse, soit au pale positif d'une source de tension 8 de par exemple + 20 V. Les parties 1 à 6 sont placées sous vide. La photocathode 3 peut être éclairée par l'intermédiaire d'une fenêtre non représentée, par la lumière des lampes à ultraviolets 9. Le dispositif décrit ci-dessus est placé entre les pôles N et S d'un aimant permanent. Afin d'améliorer l'homogénéité du champ magnétique, les pièces polaires 10 et 11 de l'aimant sont munies de plaques polaires étagées lOa et Ila, qui sont séparées par une couche non ferromagnétique lOb et llb. Lors de l'éclairement de la photocathode 3 par les lampes 9, il apparait à la surface de la photocathode (là où elle n'est pas couverte par le masque 4) des électrons qui sont accélérés par le champ électrique existant entre la photocathode 3 et l'électrode auxiliaire 6 et sont focalisés par le champ magnétique sur la préparation 5. Quelques trajets des électrons sont représentés sur le dessin et désignés par la référence 12. Etant donné que la préparation 5 comporte inévitablement des défauts de planéité, l'électrode auxiliaire en forme de grille 6 est constituée de façon à être exactement plane en sorte que des distorsions du champ électrique par suite de défauts de planéité de l'électrode positive et des défauts d'image, dûs à ces derniers, ne peuvent apparaitre. Etant donné que les cadres 1 et 2 ne peuvent avoir qu'un diamètre fini, si l'on ne prend aucune autre précaution, il apparait, sur le pourtour de l'espace traversé par les électrons 12, des champs marginaux qui sont dûs au fait que les lignes de champ électriques sont cintrées ou bombées vers l'extérieur. Ce phénomène conduit également à des défauts d'image Il peut être évité grâce au fait que, conformément à la représenta tion du dessin, entre l'électrode auxiliaire 6 et la photocathode 3 et le masque 4 sont disposées plusieurs plaques conductrices 13 dont les ouvertures centrales 13a possèdent le même diamètre que la photocathode 3 et la préparation 5. Les plaques 13 sont raccordées a un diviseur de tension 14 qui est situe entre le cadre 1 et ltélectrode auxiliaire 6.Les potentiels des plaques 13 sont étagés de façon uniforme entre les potentiels de la photocathode 3 et de l'électrode auxilaire 6. Les écartements des plaques 13 entre elles et par rapport au cadre 1- et à l'électrode auxiliaire 6 sont égaux. Les plaques constituent des surfaces équipotentielles planes et imposent de ce fait une forme ou allure homogène du champ électrique. Les bords intérieurs des-plaques 13 empêchent le bombement décrit en forme de tonneau des lignes de champ électriques sur le bord de l'espace de formation de l'image. Lorsque l'électrode auxiliaire 6, telle que représentée, est reliée par l'intermédiaire du commutateur 7 à un potentiel positif faible d'environ 20 V, des électrons secondaires-, dont l'émission est déclenchée dans la couche de vernis photosensible Sb par les électrons rapides sortant de la photocathode 3, sont attirés par ltélectrode auxiliaire 6 en sorte qu'ils ne peuvent pas agir par rétro-diffusion sur la préparation 5 et ne peuvent réduire le constraste d'image. On peut mesurer le courant des électrons secondaires transitant par l'électrode auxiliaire 6, au moyen d'un ampèremètre 15. Ce courant peut serv#ir de s#ignal pour l'ajustement réciproque du masque 4 et de la préparation 5. A cet effet la préparation t peut etre par exemple munie d'une marque d'ajustement qui possède un pouvoir émissif élevé pour les électrons secondaires. Si l'on recouvre alors le masque 4 par un masque supplémentaire, hormis au niveau d'une ouverture de contrôle qui correspond à la marque d'ajustement, on peut déplacer parallèlement les cadres 1 et 2 l'un par rapport à l'autre jusqu'à ce qu'un courant d'électrons sortant par l'ouverture de contrôle tombe sur la marque d'ajustement située sur la préparation 5 et que par conséquent la déviation de l'ampèremètre 15 atteigne un maximum. REVENDICATIONS 1) Projecteur photoélectronique d'images permettant de l'image d'un masque sur une préparation qui est disposée à une certaine distance au-dessus d'une photocathode recouverte par le masque, au moyen d'un champ magnétique dirigé perpendiculairement à la photocathode et à la préparation et à l'aide d'un champ électrique accélérateur parallèle audit champ magnétique, caractérisé par le fait que l'électrode positive du champ électrique est une électrode auxiliaire en forme de grille disposée entre le masque (4) et la préparation (5). 2) Projecteur d'images suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'électrode auxiliaire (6) possède par rapport à la préparation (5) un potentiel positif de l'ordre de 10 V. 3) Projecteur d'images suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que sur le bord de l'espace, traversé par des électrons, entre le masque (4) et l'électrode auxiliaire (6) et parallèlement à ces deux éléments sont disposées une ou plusieurs plaques conductrices (13), qui sont raccordées à un diviseur de tension (14) alimenté par la tension accélératrice. 4) Projecteur d'images suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le champ magnétique est produit par un aimant permanent.