Brevet FR2669442A1 — publié le 19920522

Procédé de transfert d'images topologiques La présente invention se rapporte à un procédé de transfert d'images topologiques dans lequel on recouvre d'une couche de résine sensible PBS (Poly Butène Sulfone) une couche d'oxyde de chrome déposée à la surface d'un substrat, on sensibilise la couche de résine par application d'un rayonnement approprié, par exemple un faisceau d'électrons, sur une zone dont le contour est conforme à celui de l'image à transférer, on élimine à l'aide d'un solvant de développement la résine sensibilisée dans ladite zone et on procède à un rinçage, puis on ôte par gravure Oxyde de chrome ainsi découvert localement, après quoi on élimine le reste de résine non sensibilisée. Les techniques de la photolithographie, appliquées au transfert d'images, ont pour but l'inscription d'une image sur une surface avec ou non modification du support; elles sont connues depuis longtemps. Le procédé du genre considéré s'applique à la fabrication de masques photographiques plans comportant un substrat en verre, recouvert sur une face d'une couche mince d'oxyde de chrome, sur laquelle le motif à transférer sera reporté. La fabrication de ces masques comprend l'inscription d'un motif en surface du substrat, délimité par un contour autour duquel est présent l'oxyde de chrome. Les masques photographiques sont utilisés pour le transfert d'images par impression lumineuse. Le substrat en verre est transparent à la lumière, tandis que l'oxyde de chrome constitue une barrière au passage de la lumière. Les besoins techniques actuels et futurs du transfert d'image imposent l'utilisation de motifs à géométrie très fine impliquant une résolution inférieure au micromètre. L'inscription du motif dans l'oxyde de chrome est réalisée par couverture de la couche mince d'une résine polymère photosensible ou électrosensible selon l'outil d'écriture utilisé. Cette résine de nature organique est insolée ou bombardée localement de façon très précise par des moyens appropriés afin d'impressionner une image virtuelle dans l'épaisseur du polymère. La structure moléculaire de la résine se trouve modifiée par cet apport d'énergie extérieur. Le polymère organique est alors dit sensibilisé. La révélation de l'image virtuelle se fait par contact avec un ou plusieurs agents de solubilisation de la fraction de résine sensibilisée. Cette étape de développement, qui a lieu en milieu liquide, est suivie d'une étape de rinçage qui permet l'élimination de l'agent de solubilisation et l'entrainement des résidus de polymère partiellement dissous. Le masque est ensuite séché par les moyens usuels. L'image ainsi révélée laisse une couche de résine protectrice de l'oxyde de chrome aux endroits non révélés. L'élimination de l'oxyde de chrome par gravure des zones non protégées par la résine est obtenue par attaque chimique en milieu liquide, tandis que les zones protégées par la présence de la résine ne sont pas attaquées. Enfin, la résine de protection une fois totalement éliminée laisse sur le substrat le motif délimité par l'oxyde de chrome. La résine polymère PBS choisie est électrosensible et de polarité positive. Cette résine est donc sensibilisée par l'impact d'un faisceau d'électrons et c'est la partie ainsi insolée qui sera sensible à l'action du solvant de développement. Cette résine polymère est actuellement largement utilisée en raison de sa grande sensibilité à l'impact électronique. L'écriture d'un masque par faisceau d'électrons est une opération longue, car le motif est réalisé par la succession de plots élémentaires de très faible dimension. La juxtaposition de ces impacts crée la zone géométrique insolée. En contrepartie de l'avantage procuré par la sensibilité de cette résine, son traitement de développement est rendu très critique par sa grande sensibilité à l'humidité. Il en résulte des écarts dimensionnels sur la géométrie des motifs reportés qui rendent l'utilisation de cette résine délicate et peu reproductible. En fait, le développement doit permettre de révéler très fidèlement le motif inscrit dans le polymère, et ce sans aucun excès sous peine d'en modifier les caractéristiques dimensionnelles dans des proportions inacceptables. Dans les conditions actuelles de traitement de cette résine, le développement est nécessairement itératif, c'est-à-dire pas à pas par étapes dissociées. Cela accroît considérablement les temps de traitement ainsi que les risques de pollution particulaire du masque traité, dus aux manipulations à répétition. Une fois terminée l'étape de développement, pour laquelle on utilise actuellement le solvant méthylisoamylcétone (MIAK), il est nécessaire d'étuver la résine et de procéder à un léger décapage en milieu plasma d'oxygène afin de préparer le masque à la gravure de l'oxyde de chrome. Cette opération a pour but de faciliter le mouillage de la solution d'attaque sur les zones révélées, en éliminant les ultimes traces de polymère, et de parfaire l'aspect des bords de la résine restante. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des techniques actuelles mentionnés plus haut, en permettant d'effectuer la révélation de façon non itérative et reproductible dans le temps des images inscrites dans la couche de résine PBS, ainsi que de s'affranchir de l'hypersensibilité de la résine PBS à l'humidité. A cet effet, selon l'invention, on utilise, aussi bien comme solvant de développement que comme solvant de rinçage, un mélange de monoéthyl-éther de ltéthylèneglycol (produit A) et d'acétate d'isoamyle (produit B), le produit A étant minoritaire dans le solvant de développement et majoritaire dans le solvant de rinçage, tandis que le produit B est majoritaire dans le solvant de développement et minoritaire dans le solvant de rinçage. Les proportions respectives des produits A et B dans les solutions de développement et de rinçage sont variables en fonction du degré de sensibilisation de la résine PBS. De préférence, le mélange utilisé comme solvant de développement contient de 10 à 40 % du produit A et de 55 à 85 % du produit B et, pour le reste, la quantité suffisante d'additifs et de substances d'appoint pour atteindre 100 %. Quant au mélange utilisé comme solvant de rinçage, il contient de préférence de 70 à 90 % du produit A et de 5 à 25 % du produit B et, pour le reste, la quantité suffisante d'additifs et de substances d'appoint pour atteindre 100 %. Par ailleurs, selon une autre caractéristique avantageuse, on fait commencer l'étape de rinçage un peu avant la fin de l'étape de développement. Grâce au nouveau procédé, dès que les conditions de l'étape de révélation ont été convenablement mises au point, aucun contrôle n'est nécessaire pour s'assurer de la fin du développement. Le rinceur complète l'action du développeur en permettant l'obtention finale d'une couche d'oxyde de chrome révélée libre de toute trace de résine et directement prête à l'action de la solution de gravure, sans aucune préparation intermédiaire. Ainsi, le procédé procure un gain de temps appréciable en éliminant les étapes de contrôle intermédiaires, d'étuvage de la résine et de décapage. En outre, le traitement de développement suivi de la gravure peut être mené à bien dans un seul et même équipement conçu à cet effet, et ce sans interruption.Quant aux résultats obtenus, on observe que le profil des bords de la résine est plus abrupt, le procédé procurant une plus grande sélectivité que le traitement classique. De plus, la tolérance sur le degré de sensibilisation de la résine est élargie. Le fait que le traitement se déroule en mode non itératif accroît l'homogénéité de traitement sur la surface du masque. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. Les figures 1 à 4 illustrent schématiquement, en perpective, les principales étapes du procédé selon l'invention. Les étapes successives du procédé qui va être décrit sont réalisées de façon optimale dans un équipement spécialement conçu. La structure fonctionnelle de celui-ci doit être aménagée de façon à réduire toute contamination particulaire du masque à réaliser ou à un degré aussi bas que possible, compatible avec la finesse de l'image à reproduire. On part (figure 1) d'un substrat 1 en verre de forme généralement carrée, d'une épaisseur de quelques millimètres, dont la surface est revêtue d'une fine couche 2 d'oxyde de chrome elle-même recouverte d'une couche 3 de résine PBS (Poly Butène Sulfone). Cette résine polymère est électrosensible et de polarité positive. On sensibilise cette couche de résine à l'intérieur d'une zone superficielle Z correspondant à une zone à éliminer de la couche 2 d'oxyde de chrome, à l'aide d'un faisceau d'électrons 4 déplacé de façon à créer une multitude d'impacts ponctuels à l'intérieur du contour de la zone Z. C'est cette partie sensibilisée de la couche de résine qui sera sensible à l'action d'un solvant de développement approprié. Le solvant de développement, ou développeur, utilisé est un mélange contenant 55 à 85 % d'acétate d'isoamyle, de formule brute C7H1402, et 10 à 40 % de monoéthyl-éther de l'éthylèneglycol, de formule brute C4H1002. La solution de développeur, dont la température est contrôlée et régulée, est pulvérisée sur la surface enrésinée du substrat, maintenu à plat sur un support rotatif tournant à une vitesse relativement lente. Cette pulvérisation de solvant a pour effet d'éliminer la partie sensibilisée de la couche de résine 3 délimitée par le contour de la zone Z (figure 2). Quelques secondes (typiquement 5 secondes) avant la fin de la pulvérisation de solvant débute un premier rinçage, réalisé par pulvérisation d'une solution de rinçage qui parfait l'élimination de la résine sensibilisée. La période de recouvrement prévue entre ces deux pulvérisations a pour but d'assurer une transition sans séchage entre les deux étapes de traitement correspondantes. La solution de rinçage utilisée contient un mélange des mêmes produits, toutefois dans des proportions différentes : la proportion d'acétate d'isoamyle est maintenant comprise entre 5 et 25 %, celle de monoéthyl-éther de l'éthylèneglycol étant comprise entre 70 et 90 %. La vitesse de rotation du substrat n'est pas modifiée pour cette deuxième pulvérisation, qui dure environ 15 secondes. Une seconde étape de rinçage, consistant en une pulvérisation d'alcool isopropylique, est ensuite effectuée. Elle commence également quelques secondes (par exemple 5 secondes) avant la fin de l'étape précédente. Puis a lieu une étape de séchage, obtenu par centrifugation. A cet effet, la vitesse de rotation du substrat est augmentée jusqu'à atteindre environ 2 000 tours/min. La durée de cette étape est d'environ 30 secondes. La gravure de la zone ainsi mise à nu de la couche 2 d'oxyde de chrome peut alors commencer. Elle est réalisée par aspersion d'une solution de gravure acide, durant un temps convenable, tandis que la vitesse de rotation du substrat est abaissée à une faible valeur. La partie de la couche 2 correspondant à la zone Z est ainsi éliminée (figure 3). Puis sont effectuées des opérations d'élimination du reste de la couche de résine 3 (figure 4), de rinçage à l'eau désionisée en régime de rotation lente durant environ 1 minute et de séchage final, cette dernière opération étant réalisée de la même manière que le premier séchage. Ainsi est achevé le masque désiré, comportant l'image de la zone Z reportée sur la couche 2 d'oxyde de chrome par élimination sélective de celle-ci à l'intérieur d'une zone reproduisant fidèlement le contour de la zone Z. Certains éléments du procédé décrit, tels que composition des solutions, temps de développement et de gravure, temps de recouvrement de certaines étapes successives, vitesse de rotation du substrat à chaque étape, sont largement dépendantes du gabarit du masque à réaliser et du degré de sensibilisation de la résine, et il convient de les adapter à chaque cas particulier. Revendications 1. Procédé de transfert d'images topologiques dans lequel on recouvre d'une couche de résine sensible PBS une couche d'oxyde de chrome déposée à la surface d'un substrat, on sensibilise la couche de résine par application d'un rayonnement approprié sur une zone dont le contour est conforme à celui de l'image à transférer, on élimine à l'aide d'un solvant de développement la résine sensibilisée dans ladite zone et on procède à un rinçage, puis on ôte par gravure l'oxyde de chrome ainsi découvert localement, après quoi on élimine le reste de résine non sensibilisée, caractérisé par le fait qu' on utilise, aussi bien comme solvant de développement que comme solvant de rinçage, un mélange de monoéthyl-éther de l'éthylèneglycol (produit A) et d'acétate d'isoamyle (produit B), le produit A étant minoritaire dans le solvant de développement et majoritaire dans le solvant de rinçage, tandis que le produit B est majoritaire dans le solvant de développement et minoritaire dans le solvant de rinçage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mélange utilisé comme solvant de développement contient de 10 à 40 % du produit A et de 55 à 85 % du produit B et, pour le reste, la quantité suffisante d'additifs et de substances d'appoint pour atteindre 100 %. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le mélange utilisé comme solvant de rinçage contient de 70 à 90 % du produit A et de 5 à 25 % du produit B et, pour le reste, la quantité suffisante d'additifs et de substances d'appoint pour atteindre 100 %. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on fait commencer l'étape de rinçage un peu avant la fin de l'étape de développement.