Brevet FR2496262A1 — publié le 19820618

l.- L'invrention concerne un procédé et un disposi- tif de contrâle de micromasques. Ces micromasques sont utilisés pour la fabrication de circuits intégrés. Les brevets Suédois nO 375 216 et 7 501 605-5 et U.S.A. No 3.903.536 et 4. 060.816 décrivent des procédés et des moyens de production de ces micromasques. Les dispositifs décrits dans ces brevets com- prennent des moyens permettant d'obtenir un mouvement relatif entre une source de rayonnement et un agent sensible au rayon- nement. Ces moyens comprennent un premier élément glissant capa- ble d'effectuer un mouvement relativement lent dans une premiè- re direction, et un second élément glissant capable d'effectuer un mouvement de va-et-vient rapide dans une direction percen- diculaire à la direction précédente, de manière à effectuer un balayage de la surface de l'agent sensible au rayonnement par un faisceau produit par une source de rayonnement, ce qui permet ainsi d'exposer l'agent sensible au rayonnement. La technique décrite ci-dessus est parfaitement bien adaptée au problème à résoudre, et très précise. A titre d'exemple, on pourra considérer que la configuration des mas- ques ainsi réalisés est obtenue avec une tolérance de + 0,25 micron. Cette technique permet d'obtenir des formes de masques extrêmement compliquées sur des surfaces normalement supérieures à 10 x 10 cm. Cette technique de masque pose cependant en soi un problème très important pour s'assurer que le contrôle du masque produit est correct. Actuellement, les masques produits sont contrô- lés manuellement par observation au microscope. Une telle obser- vation réalisée sur un seul masque de complexité normale néces- site environ une journée de travail très fatigant. L'invention a pour but de pallier conmplltement l'inconvénient ci-dessus en créant un procédé et un dispositif de contrôle automatique des micromasques produits. A cet effet, l'invention concerne un procédé de contrôle de micromasques dont la configuration se présente sous la forme d'une information stockée en mremoire, relative à la position du micromasqueau mo ment le sa production, par rap- port à un faisceau laser tombant perpedicuiairement sur celui- 2.- 2496262 ci et variant d'intensité et/ou de position en tout point ainsi produit du r-icromasque et d'une information relative aux varia- tions d'intensité et/ou de position du faisceau laser, procédé caractérisé en ce que, grâce au mouvement relatif de l'optique du laser et du micromasque dans deux directions perperdiculaires, le micromasque à contrSler se déplace, par rapport au faisceau. laser tombant perpendiculaire-ent sur celui-ci, de la même ma- nière qu'au.o.ent de sa production; en ce que le faisceoau laser se réfléchit sur le micromrasque ou se transmet à trav.ers celui- ci, en ce daue la lumière laser ainsi réfléchie ou transmise est balayée par un dispositif photo-sensible dont le signeal de sortie est ap-!iqué à mun circuit de comparaison en même tem.s quzon applique en synchronisme à celui-ci run signal de commarde correspondant au signal de commaande, émis au moment de la pro- duction du micromasque, relatif aux variations d'intensité et/ ou de position du faisceau laser, ce signal de commande étant emmagasiné en mémoire; en ce que la coincidence entre les signaux ainsi comparés indique une fabrication corrects du micromasque; et en ce qu'un défaut de coïncidence entre ces signaux indique une fabrication incorrecte du micromasque. L'invention concerne également un dispositif de contrôle par le procédé ci-dessus de micromasques dont, la con- figuration se présente sous la forme d'une information stockée en mémoire, relative à la position du micromasque au moment de sa production, par rapport a un faisceau laser tombant perpendi- culairement sur celui-ci et variant d'intensité et/ou de position en tout point ainsi produit du micromrasque et d'une information relative aux variations d'intensité et/ou de position du faisceau laser, comprenant un dispositif permettant d'obtenir un mouvement relatif entre une optique du laser et le micromasque dans deux directions perpendiculaires, et des moyens d'indication de posi- tion indiquant la position du micromasque par rapport à l'opti- que, dispositif caractérisé en ce que le laser et son optique associée sont capables d'émettre un faisceau laser dirigé perpen- diculairenent au micromasque, en ce que des moyens photo-sensi- bles sont utilisés pour le balayage du faisceau laser réfléchi par le micromasque ou une partie du faisceau laser transmis en ce qu'un circuit de comparaison compare un signal émis par les moyens photo-sensibles à un signal de cor^mande émis par des moyens de commande vers le circuit de comparaison, ce signal de 3.- commande correspondant à l'irformation de variation d'intensité et/ou de position du faisceau laser; en ce que les noyens de conmmande émetteur le signal de commande en synchronisme avec la position réelle indiquée par les moyens de position, de façon que le signal de cor-mande corresponde au signal de commande émis au moment de la production du micromasque, et en ce que le cir- cuit de comparaison est capable d'émettre un signal en cas d'é- cart entre les deux signaux qu'il reçoit. L'invention sera décrite en détail au moyen des dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 représente, sous la forme d'un schéma par blocs, un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe de la plaque de base portant la forme du masque. La figure 1 représente un dispositif mécanique 1 permettant de déplacer une partie de l'optique 2 d'une source de rayonnement, dans deux directions perpendiculaires, par rap- port à une plaque de modèle 3 comprenant un substrat 4 destiné à produire un micromasque. Dans le dispositif, correspondant à celui du brevet Suédois 75 01605-5, représenté ici à titre d'exemple, un premier élément glissant 5 sert à.effectuer un mouvement re- lativement lent dans la direction y, sous l'action d'un moteur pas à pas 6 associé à une vis 7. Un second élément glissant 8 est capable d'effectuer un mouvement de va-et-vient relative- ment rapide dans la direction x sous l'action des ressorts 9, et d'un dispositif d'entra nement électromagnétique 11. Le second élément glissant 8 est constitué par une masse oscillante du système mécanique. La partie 2 de l'optique est située sur le second élément glissant. A la production d'un micromasque 4, le second élément glissant 8 va-et-vient rapidement, tandis que le premier élément glissant 5 se déplace lentement. Il en résulte que la lumière issue d'un laser 12 et traversant l'opti- que 2 effectue un balayage de ligne sur le substrat sensible au rayonnement 4. En faisant varier l'intensité lumineuse tombant sur le substrat 4, on obtient un modèle de configuration, c'est- a-dire un micromasque. Dans le brevet U.S.A. 3.903.536, on utilise un modulateur acousto-optique 13 auquel un si-nal haute fréquence 4C:--odulé, nrovenant d'un dispositif de commande 14, est apliqu- car l'interr:édiaire d'un cornducteur 15 indiqué er 'ointillés sur la figure 1. Le modulateur 13 a pour but de diffracter le faisceau 16 du laser 12 et de moduler l'intensité de ce faisceau lorsqu'il passe dans le modvlateur 13. Ce::odulateur acousto- optique 13 est constitué par un corps de verre 17 sur lecuel vienment buter un ou plusieurs cristaux piézo-électriques 18. Le signal est appliqué sur ce cristal ou sur ces cristatu: de manière à produire des ondes ultrasonicques dans le corps de ver- re 17. Ces onrdes ultrasoniques forr.ent dans le corps de verre un écran de densit variable donnant naissance a une diffrac- tion du faisceau 16. Les variations du faisceau laser 16 associées au mouvement relatif de l'optique 2 de la source de ra5yonne- ment éclairant le substrat sensible au rayonnement, permettent ainsi d'obtenir un micromasque correspondant au sig.al appliqué au modulateur 13 -ar le bloc de comnmande. Pour déterminer en permanence la position du substrat 4 par rapport à l'optique 2, on utilise un transducteur de position constitué par un transducteur du moteur pas à pas 6, ce transducteur pouvant être un compteur d'impulsions 23 associé à un interféromètre laser de type connu 19, 20, tel que celui du brevet U.S.A. 3.903.536 par exemple. Un compteur 21 et un décodeur 22 de trpe cornu sont reliés à cet interféromètre laser 19, 20, pour donner un signral correspondant à la position du second élément glissant 8 par rapport au substrat. Un décodeur correspondant 24 est relié au générateur d'imculsions de uani're à produire un signal correspondant à la position du premier élé- nent glissant 5 par rapport au substrat. A la fabrication d'un;micromasque, le signal émis vers le modulateur 13 se trouve ainsi synchronisé, par le dis- positif de coms.ande 14, avec la position de l'optique 2 par rap- port au substrat 4. Le dispositif de corma1nde 14 est de type connu correspondant au brevet ci-dessus, et co-prend des reistres destinés à recevoir les informations d'une mémoire conternant la configuration du micromasque voulu, et des moyens de Production du signal envoyé au modulateur 13, à partir de ces informations. On a décrit ci-dessus une forme de réalisation d'un dispositif permettant d'obtenir un mouvement relatif entre une partie de l'odtique 2 et un substrat 4, de n:ani-re à pro- duire un micromasque; mais il est évident qu'on Veut également utiliser d'autres dispositifs mécaniques ou é_ectromécani.ues pour effectuer ce mouvement relatif. L'invention décrite ci-après sur la base du dispositif indiqué ci-dessus à titre d'exemple, peut s'appliquer à des masques produits rar n'importe quel autre dispositif dans lequel l'information est émise, par un dispositif de commande, sous la forme d'un signal de cor.mmande comportant une modulation du faisceau 16 émis conformément aux indications de position du point d'impact du faisceau sur le substrat, par rapport à la surface du substrat. La nplacue de modèle 3 est constituée par une plaque de verre 25 sur laquelle est fixée, par exemple, une couche 26 de chrome ou d'oxyde de chrome, cette couche étant recouverte d'un revêtement dit photorésistant. Cette couche photorésistante 27 est exposée par un laser de type He-Cd par exemple, de manière à faire apparaître au développement des parties exposées et non-exposées. La couche de chrome ou d'oxy- de de chrome est ensuite attaquée à l'acide après quoi le mi- cromasque est prêt à l'emploi. On introduit alors dans le dispositif de comman- de 14 l'information de position du micromasque par rapport au faisceau laser incident, ainsi que l'information de variation d'intensité et/ou de position du faisceau laser, au moment de la fabrication du micromasque 4. Ce dernier est alors placé dans le dispositif 1 pour effectuer le mouvement relatif ci- dessus, et aligné en position de départ. Le faisceau laser 16 peut passer, sans être mo- dulé, dans le modulateur 13 et/ou dans le système de lentilles 28, 2. La lumière laser réfléchie par le substrat peut passer à travers un miroir semri-transparent convenable 29 pour être reçue par un dispositif photosensible 30 de type connu. Après avoir été amp!ifié dans un amplificateur 31, le signal est en- voyé, à la sortie du dispositif photo-sensible 30, vers un cir- cuit de comparaison 32. Par réflexion sur le rmicromasque, le faisceau laser non modulé 43 se trouve modulé d'une lanière correspondant à celle selon laquelle il avait été modulé à la fabrication du micromasque, ou au contraire, d'une manière permettant de pro- duire ce micromasque. Le faisceau laser réfléchi 44 dont le 6.- bo.1ayage est -,roduit par le dispositif Photo-sen.sible 30, com- ?orte ainsi une information en forse de -odulation, sur la con- -'-i a i uon du micromasque. Le circuit de comparaison 37 est de Lrféèrence, constitué par une -:orte OU exclusif. Au lieu de se réfléchir sur le r:iclomaslaue, le faisceau laser peut, égalem.ent, être trans- :is puis balayé par un dispositif ho.o-sesible cores dnt. A Ava-t de faire démarrer le dispositif 1 on peut régler la position des éléments glissants 5, 8 au moyenr des transduc-teurs de -osition 23, 19, 20. Les deux décodeurs 22, 24 sont par exemple destinés à fournir ulm "0" binaire indi- cuant la osition de dérart des é léments issants. Le signr-al de sortie de chaque décodeur 22, 24 est appliqué à lune porte ET 34 qui, lorsque les signaux de sortie sont égaux, envoie une impulsion de démarrage au disposi-tif de commande 14, par l'in- ter.:Sdiaire du conducteur 35, Le dispositif de commande 14 est capable de fai- re démarrer les moyens d'entralnement Il et le moteur pas à pas 6, ce qui permet de modifier la position du micromasque par rapport au faisceau laser incident, suivant u4e configuration linéaire correspondant à celle de la realisation du ricromasque. Les transducteurs de position 23, 19, 20 émet- tent en permanence, par les décodeurs 22, 24, des signaux de position des élérments glissants 5, 8 correspondant à la position du faisceau laser incident sur le nicromasl ue, par rapport à celu-ci, ces signaux étant envoyés à un circuit!ogique 36 par les conducteurs 39, 40, et au dispositif de conmande 14 par les conducteurs 41, 42. Le dispositif de co de 14 est capable, a partir de ces signaux, d'é'ettre iun signal de commande se résentant nar eele sous l a forme d'un signal de modulation correspondant à l'information mentionnée ci-dessus, en synchro- nisme avec la position ccnservée par le micromrasque par rapport à la lu. ière laser incidente 43. Le signal de comrmande se trouve ainsi is en savnaronise a-ec l!a luière de balayage 44 réflé- chie ou transnise. Ce signal de modulation ayant co.mandé le modulateur 13 à la fabrication du micromasque, est appliqué au circuit de comparaison 32. Les deux sienaux ainsi appliqués au circuit de con.paraison 32, c'est-à-dire le signal de modulation et le si- 0C j-al corresrondant à la lumière laser r-fléchie, sont compar's ?.ns l circuit 32. La coïncidence entre les si-aux ainsi Co.- 7.- parés indique une réalisation correcte du -cicromrasque, et un défaut de coincidence entre ces signauxr indique un défeaut de réalisation du micromasatue. Quand les signalux ne coincident pas, le circuit de com.araison 32 envoie un signal, par un con- ducteur 37, au circuit logique 36 qui inscrit alors la position indiquée par les décodeurs 22, 24, sur un dispositif d'erregis- trement 38 ou autre, on envoie ces infor.-ations de position en Démoire. Dans certains cas, il est possible de corriger les er- reurs sur la base derces informations de position. Le circuit logique 36 peut être conçu, par exerm- ple par guidage du signal provenant d'un circuit de comparaison modifié 33, pour émettre des signaux continus permettant de dé- tecter le type d'erreur et pour em:agasiner ces signaux d'er- - reur dans une memoire 38, en mme temps que les informations de position. Le procédé et le dispositif selon l'invention, ont été décrits ci-dessus en se réfeérant à la forme préférée de réalisation de la figure 1, dans laquzelle on utilise un modula- teur acousto-optique 13 et dans lequel l'élément glissant 8 por- te l'optique 2. Cependant, les variations d'intensité et/ou de position du faisceau laser, par rapport au substrat, peuvent évidemment s'obtenir d'une manière différente dans laquelle les signaux de commande émis sont utilisés de façon correspon- dante. L'invention ne se limite donc pas à l'exemple décrit ici mais peut comporter de nombreuses variantes. Le faisceau laser réfléchi ou transmis 44 porte alors l'information de configuration du micromasque sous la forme d'une modulation ou d'une variation'du signal à la sortie du dispositif photo-sensible 30. Il apparaft que l'invention permet de contrôler n'importe quel micromasque sans avoir à tenir compite du dispositif par lequel il a été produit, à condition qu'on puisse disposer en memoire, d'une information de configuration du micromasque, cette information pouvant être transformée, lorsqu'on le désire, en un signal comparable sau signal se présentant à la sortie du dispositif photo-sensible 30. On a remarqué ci-dessus aque le signal de com- :-ande appliqué au circuit de comparaison correspond au signal de co:umande qui était utilisé au toolent de la production du 40.i.ro.asiue. Il faut à ce sujet, d2istin-g.er au:^oins deu.: cas. 0.- Danis le premier cas, le micromasque est produit par un faisceau laser ne recevant, par uin modulateur acoustc-o-ti ue, que les variations d'intensité du faisceau laser tombant sur le su-strzt Le signal de commande consiste alors ici en un ccntrôle d'intern- site. Dans ce resr mas, le procédé selon l'invention, con- siste a envoyer un faisceau laser non modulé sur le microrasque en me-me termps qu'on applique le signal de coamande au circuit de comparaison. Dans un second cas, le micrormasque est produit par un faisceau laser auquel les variations d'intensité et de Dosition ont été communiquées par un ou deux modulateurs azCustC- optiques 13, c'est-à-dire que le balayage entre dlacements parallèles adjacents de l'o&-iiue 2, par rapport au substrat, est obtenu mecaniquement par les éléments glissants. Dans ce second cas de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on envoie sur le micromasque un faisceau la- ser contr8lé par le signal de con.ude pour donner les mêmes variations de position qu'au moment de la production du micro- masque. Cette partie du signal de commande est ainsi appliquée au modulateur ou aux modulateurs 13 qui avaient suivi les varia- tions de position au moment de la production du micromasque. Sur la figure 1, cela se fait par le conducteur 15. En même temps que cette partie du signal de commande est appliquée au modulateur 13, la partie du signal de commande qui, au moment de la production du micromasque, avait contrôlé les variations d'intensité, est appliquée au circuit de comparaison 32. Ainsi, dans les deux cas ci-dessus, les varia- tions d'intensité sont comparées dans le circuit de comparaison 32. Il est cependant possible, tout en restant dans le cadre de l'invention, de concevoir les moyens photo-sensibles 30 de Laçon qu'ils effectuent également un balayage des variations de position. Ainsi, quand le siag.al de commande comporte une partie de contrôle des variations de position, meme cette partie est appliquée au circuit de comparaison 32 qui, dans ce cas, est capable de comparer à la fois les variations d'intensité et de position. R E V E N D I C A T I 0 15 S 1.- Procédé de contrôle de micromasques dont la configuration se présente sous la forme d'une information stockée en mémoire, relative à la position du micromasque (4) au moment de sa production, par rapport à un faisceau laser tom- bant perpendiculairement sur celui-ci et variant d'intensité, et/ou de position, en tout point, ainsi produit du micromasque (4) et d'une information relative aux variations d'intensité et/ou de position du faisceau laser, procédé caractérisé en ce que, grace au mouvement relatif de l'optique (2, 28, 13) du laser (12) et du micromasque (4) dans deux directions perpendi- culaires, le micromasque à contrôler (4) se déplace, par rapport au faisceau laser (4) tombant perpendiculairement sur celui-ci, de la même manière qu'au moment de sa production; en ce que le faisceau laser se réfléchit sur le micromasque (4) ou se trans- met à travers celui-ci; en ce que la lumière laser ainsi réflé- chie ou transmise est balayée par un dispositif photo-sensible (30) dont le signal de sortie est appliqué à un circuit de com- paraison (32) en même temps qu'on applique en synchronisme à celui-ci un signal de commande correspondant au signal de com- mande, émis au moment de la production du micromasque, relatif aux variations d'intensité et/ou de position du faisceau laser, ce signal de commande étant emmagasiné en mémoire; en ce que la coïncidence entre les signaux ainsi comparés indique une fabri- cation correcte du mricromasque; et en ce qu'un défaut de coin- cidence entre ces signaux indique une fabrication incorrecte du micromasque. 2.- Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'application du signal de commande emmagasiné en mémoire se fait en même temps que le dispositif de balayage de position commande la position du micromasque (4) par rapport au faisceau laser (43) tombant perpendiculairement sur celui-ci, et en ce qu'en cas d'écart entre les signaux comparés, la posi- tion de l'écart est emmagasinée en mémoire. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, dans lequel le micromasque (4) est produit au moyen d'un faisceau laser (16) dont on fait varier l'intensité et/ou la position au moyen d'un modulateur (13) tel qu'urn lodu- latelur acousto-ontique par exemple, procédé caractérisé en ce cuo le signal de:modulation appliqué au modulateur (13) au moment 10.- de la production du r:icronasque (4) est anppliqué eau circuait de com.paraison (32), ce signal étant comparé au signal réfléchi ou transmis. 4.- Dispositif de contrôle de micromrasques met- tant en oeuvre le procédé selon l'ne quelconque des revendica- tions 1 à 3, comprenant un dispositif (1) permettant d'obtenir un mouvement relatif entre,ne optique (2) du laser (12) et le micromasque (4) dans deux directions perpendiculaires, et des moyens d'indication de position (19, 20, 23) indiquant la posi- tion du micromasque (4) par rapport à l'optique (2), dispositif caractérisé en ce que le laser (12) et son optique associée 42, 28, 13) sont capables d'émettre un faisceau laser (43) dirigé perpendiculairement au m:icrom.asque, en ce que des moyens photo- sensibles (30) sont utilisés pour le balsayage du faisceau laser (43) réfléchi par le micromasque ou une partie du faisceau laser transmis (43), en ce qu'un circuit de comparaison (32) compare un signal émis par les moyens photo-sensibles (30) a un signal de commande émis par des moyens de commande (14) vers le cir- cuit de comparaison (32), ce signal de cor.mande correspondant à l'information de variation d'intensité et/ou de position du faisceau laser; en ce que les moyens de commande (14) émettent le signal de commande en synchronisme avec la position réelle indiquée par les moyens de position (19, 20, 25) de façon que le signal de comnande corresponde ait signal de commande émis au moment de la production du micromasque (4); et en ce que le circuit de comparaison (32) est capable d'émettre un signal en cas d'écart entre les delux signaux qu'il reçoit. 5.- Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce aue le circuit de comparaison (32) envoie son si- gnal à un circuit (36) constitué d'une mémoire ou autre, ce circuit (36) étant capable d'enregistrer la position à laquelle se produit le signal engendré par les signaux issus des m.oyens de position (19, 20, 23). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 4 et 5, dans lequel le micromasque (4) est produit par un faisceau laser (16) dont on fait varier l'intensité et/ ou la Position au moyen d'un modulateur tel qu'un modulateur acousto-optique (13), dispositif caractérisé en ce que les mo- yens de commande (14) sont capables d'émettre un signal de zcdulatior. vers le circuit de co.paraison (32), ce signa.l étant al au si.g:al de m. odulation a.-lbué au modulateur (13) au r::C ': ez.i.:r-:- - (4).