Brevet FR2662518A1 — publié le 19911129

Procédé de fabrication d'un masque. La présente invention a trait à un procédé de fabrication d'un masque, et en particulier à un procédé de fabrication d'un masque possédant une région de déphasage pouvant améliorer la résolution du motif. D'une manière générale, dans un procédé de fabri- cation d'un dispositif à semiconducteurs, un motif de cir- cuit intégré est formé sur la surface d'une tranche par pho- tolithographie Le procédé photolithographique comprend une étape d'exposition qui reproduit sélectivement un motif désiré sur le vernis photosensible appliqué sur la tranche, en projetant une lumière ultraviolette (ci-après appelée UV), etc En tant que procédés d'exposition, on distingue un procédé par contact, un procédé de proximité et un pro- cédé par projection Cependant, selon la tendance en vue d'obtenir un dispositif à semiconducteurs à très grand degré d'intégration, une largeur de ligne d'un circuit devient plus fine, de sorte que l'utilisation des procédés précités présente des limitations D'autre part, il existe un autre procédé d'exposition appelé procédé pas à pas Le procédé pas à pas peut procurer une largeur de ligne plus fine de telle manière qu'un masque qui est cinq à dix fois aussi grand qu'un motif de puce est utilisé et l'exposition est effectuée par un procédé par avancement d'un pas et répétition. Cependant, dans le procédé pas à pas, lorsque le rayonnement UV projeté traverse le motif de masque, il est diffracté et en résultat, la résolution du motif re- produit sur la pellicule photosensible est altérée Ainsi, il est impossible d'appliquer le procédé à la fabrication d'un dispositif à semiconducteurs présentant un degré d'in- tégration élevé tel qu'une DRAM 16 M ou plus. Ainsi, un autre procédé est suggéré dans lequel, lorsque la lumière est projetée sur le masque et traverse le motif prédéterminé, la phase de la lumière traversant le motif voisin est déphasée de 1800 pour empêcher la diffrac- tion de la lumièrese traduisant par une amélioration de la résolution du motif C'est-à-dire que dans le masque possédant une couche ou région de déphasage, la phase de la lumière projetée sur une autre partie que le motif pré- prédéterminé est déphasée de 1800, de sorte qu'on peut ob- tenir un point o l'intensité de la lumière est nulle. Les Figures l A à l D représentent un procédé de fabrication classique d'un masque possédant une couche de déphasage. En référence à la Figure l A, une plaque de masque 3 et une pellicule photosensible 5 sont successivement dé- posées sur le substrat de verre 1 La plaque de masque 3 est constituée de Cr, d'une émulsion, ou d'oxyde ferrique. En référence à la Figure l B, le motif de réseau est exposé à la lumière sur la pellicule photosensible 5 en utilisant un rayonnement ultraviolet Ensuite, la pelli- cule photosensible 5 est développée, de manière à éliminer la partie exposée de la pellicule photosensible 5 Ensuite, la partie exposée de la plaque de masque 3 est gravée en utilisant la pellicule photosensible résultante 5 comme masque de gravure, et le motif est formé. En référence à la Figure l C, après que la plaque de masque 3 a été exposée en éliminant la pellicule photo- sensible 5, la plaque de masque 3 formée sur le substrat de verre est inspectée et les défauts sont réparés Ensuite, une pellicule photosensible 7 est appliquée sur la partie exposée du substrat de verre 1 et la surface de la plaque de masque 3. En référence à la Figure 1 D, un rayonnement UV est projeté à travers la surface inférieure du substrat de verre 1 sans utiliser un réseau A cet instant, puisque la plaque de masque 3 est opaque, la pellicule photosensible 7 formée seulement sur la surface du substrat de verre 1 est exposée Ensuite, la pellicule photosensible 7 est dé- veloppée et ensuite la partie exposée est éliminée Ensuite, la plaque de masque 3 est surgravée horizontalement en uti- lisant la pellicule photosensible 7 en tant que masque de gravure Ladite pellicule photosensible 7 n'est pas éliminée, mais est utilisée en tant que couche de déphasage du masque. Dans le masque fabriqué selon le procédé précité, l'épaisseur de la pellicule photosensible utilisée en tant que couche de déphasage est très importante, et cette épais- seur de la pellicule photosensible est commandée par la vis- cosité de la solution photosensible et la vitesse de rota- tion du dispositif de pulvérisation lorsque la solution photosensible est appliquée par pulvérisation Dans le pro- cessus de photomasquage d'un élément semiconducteur, l'épais- seur de la pellicule photosensible pour déphaser la lumière projetée de 1800 est donnée par dl 2 (n 1 1) o dl est l'épaisseur de la pellicule photosensible, X est la longueur d'onde de la lumière projetée, et N 1 est l'in- dice de réfraction de la pellicule photosensible Par con- séquent, si l'épaisseur de la pellicule photosensible uti- lisée en tant que couche de déphasage satisfait à l'équation précédente, la phase de la lumière projetée sur la surface de la pellicule photosensible est décalée pour obtenir le point zéro d'intensité de lumière, de sorte que la résolu- tion du motif est améliorée. Cependant, dans le procédé classique de fabrica- tion d'un masque, après inspection et réparation, le pho- tomasquage et la surgravure de la plaque de masque sont à nouveau effectués, si bien que le procédé est très compli- qué De plus, l'épaisseur de la couche de déphasagevariant en fonction de la viscosité de la solution photosensible et de la vitesse de rotation durant l'application de la so- lution photosensible,ne peut pas être commandée aisément, et un échelon existe entre le substrat de verre et la plaque de masque, de sorte que la topographie de la pellicule pho- tosensible se dégrade et l'épaisseur de la couche de dépha- sage n'est pas uniforme Egalement, puisque la couche de déphasage est formée par la pellicule photosensible, le masque est facilement endommagé, et lorsque le masque est endommagé, la couche de déphasage ne peut pas être formée et utilisée à nouveau. Par conséquent, un des buts de la présente inven- tion est de proposer un procédé de fabrication d'un masque possédant une région de déphasage grâce à un processus simple. Un autre but de la présente invention est de pro- poser un procédé de fabrication d'un masque possédant une région de déphasage semipermanente. Afin d'atteindre les buts précités, le procédé de fabrication d'un masque possédant une région de déphasage selon la présente invention comporte les étapes consistant à appliquer une plaque de masque opaque et une pel- licule photosensible sur une surface d'un substrat trans- parent; exposer une partie prédéterminée de la plaque de masque en exposant et en développant une partie prédétermi- née de la pellicule photosensible; exposer une partie prédéterminée du substrat en gravant une partie exposée de la plaque de masque former une région de motif en gravant le substrat à une épaisseur prédéterminée; former une région de déphasage en gravant horizon- talement le côté de la plaque de masque; et éliminer la pellicule photosensible. Les buts précités ainsi que d'autres avantages de la présente invention ressortiront mieux dela descrip- tion du mode de réalisation préféré de la présente invention en référence aux dessins annexés, sur lesquels les Figures l A à l D représentent un procédé de fabrication classique d'un masque; les Figures 2 A à 2 D représentent un procédé de fabrication d'un masque selon la présente invention; la Figure 3 et la Figure 4 représentent les états de la lumière après traversée du masque lorsque la lumière est projetée; et la Figure 5 représente un exemple d'application du masque fabriqué selon la présente invention, dans lequel il est utilisé dans le processus de fabrication d'un dispo- sitif à semiconducteurs. Les Figures 2 A à 2 D représentent un mode de réali- sation préféré du procédé de fabrication d'un masque selon la présente invention. En référence à la Figure 2 A, une plaque de masque 13 et une pellicule photosensible 15 sont successivement formées sur la surface d'un substrat constitué de verre usuel La plaque de masque 13 est constituée de Cr, d'oxyde of ferrique, ou d'une émulsion, d'épaisseur d'environ 1000 A. En référence à'la Figure 2 B, la pellicule photo- sensible 15 est irradiée par les rayons UV, etc pour former un motif de réseau Ensuite, la partie exposée de la pelli- cule photosensible 15 est développée et ensuite la partie prédéterminée de la plaque de masque 13 est exposée Ensuite, en utilisant la partie non éliminée de la pellicule photo- sensible 15 en tant que masque de masquage, la partie expo- sée de la plaque de masque 13 est gravée Lorsque la plaque de masque est constituée de Cr, de l'acide chlorhydrique ou acétique est utilisé en tant que solution de gravure Ega- lement, puisque l'épaisseur de la plaque de masque 13 est aussi mince que 1000 A, la gravure horizontale ducôté peut être négligée. En référence à la Figure 2 C, en utilisant la pel- licule photosensible 15 en tant que masque de gravure, la partie exposée du substrat 11 est gravée à une profondeur prédéterminée par un agent de gravure de verre, etc La différence d'épaisseur d entre la partie gravée et la partie non gravée du substrat Il doit satisfaire à l'équation sui- vante: d 2 (n 1) (n: indice de réfraction) En-référence à la Figure 2 D, en utilisant la pel- licule photosensible 15 en tant que masque de gravure, le côté de la plaque de masque 13 est gravé horizontalement par de l'acide chlorhydrique ou acétique La partie exposée du substrat 11 devient une région de déphasage 19, et à cet instant la largeur W de la région de déphasage 19 est correcte et comprise entre 0,2 et 0,3 Im Egalement, la partie gravée du substrat 11 devient une région de motif 17 La pellicule photosensible 15 est ensuite éliminée et le masque est alors achevé. La Figure 3 et la Figure 4 représentent respecti- vement un état de phase et l'intensité lumineuse traversant la région de motif 17 et la région de déphasage 19 lorsqu'une lumière telle que UV est projetée sur le masque Sur la Fi- gure 3, la parabole (a) représente la phase de la lumière traversant une région de motif 17 et la parabole (b) repré- sente la phase de la lumière traversant une région de dépha- sage 19 La phase de la lumière traversant la région de déphasage 19 est déphasée de 1800 par rapport à la lumière traversant la région de motif 17 Egalement, sur la Figure 4, la parabole (a') représente les intensités lumineuses traversant une région de motif 17, et la parabole (b') re- présente les intensités lumineuses traversant une région de déphasage 19 Sur la Figure, les paraboles (a') et (b') se réunissent au point zéro de l'intensité lumineuse C'est-à- dire qu'il existe un point zéro d'intensité lumineuse entre la région de motif 17 et la région de déphasage 19. La Figure 5 représente un exemple de l'application du masque fabriqué par le procédé de la présente invention à un processus de fabrication d'un dispositif à semiconduc- teurs sur laquelle le chiffre de référence 21 désigne un substrat semiconducteur et le chiffre de référence 23 dési- gne une pellicule photosensible Le chiffre de référence 25 désigne une partie qui est exposée et développée par la lu- mière ayant traversé la région de déphasage 19 De plus, le -chiffre de référence 27 indique un point correspondant au point zéro de l'intensité lumineuse entre la région de motif 17 et la région de déphasage 19 durant une étape d'exposi- tion et sa finesse indique que la résolution de motif de la pellicule photosensible 23 est excellente. Comme décrit ci-dessus, puisque la région de motif et la région de déphasage sont formées en utilisant la même pellicule photosensible en tant que masque de gravure, la différence d'épaisseur entre la région de motif et la région de déphasage peut être facilement commandée. Ainsi, dans la présente invention, la différence d'épaisseur entre la région de déphasage et la région de motif peut être exactement commandée par la gravure, et la région de déphasage est formée en tant que partie du sub- strat, de sorte qu'un masque à longévité accrue peut être aisément fabriqué. 9 2662518 R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de fabrication d'un masque possédant une région de déphasage, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à: appliquer une plaque de masque ( 13) opaque et une pellicule photosensible ( 15) sur une surface d'un sub- strat transparent ( 11), exposer une partie prédéterminée de ladite plaque de masque en exposant et développant une partie prédétermi- née de la pellicule photosensible, exposer une partie prédéterminée du substrat en gravant une partie exposée de la plaque de masque, former une région de motif ( 17) en gravant ledit substrat à une épaisseur prédéterminée, former une région de déphasage ( 19) en gravant horizontalement le côté de ladite plaque de masque, et éliminer ladite pellicule photosensible. 2 Procédé de fabrication d'un masque selon la reven- dication 1, caractérisé par le fait qu'au cours de ladite étape de formation d'une région de motif, la gravure est effectuée de manière à déphaser les lumières respectives traversant la région de motif ( 17) etla région de déphasage ( 19). 3 Procédé de fabrication d'un masque selon la reven- dication 2, caractérisé par le fait que ladite région de déphasage ( 19) est réalisée avec une largeur de 0,2 à 0,3 pm.