Brevet FR2720526A1 — publié le 19951201

Dispositif d'irradiation pour la lithographie par gravure profonde aux rayons X La présente invention concerne un dispositif d'irradiation pour la lithographie sur gravure profonde aux rayons X, qui comporte, dans une première chambre à vide un support pour une table à objet destinée à recevoir un objet à supporter pour être irradié, et pour des moyens de réglage destinés au réglage de la table à objet par rapport à un faisceau de rayons. Les dispositifs d'irradiation de ce type peuvent être utilisés pour la fabrication de composants dans la technique des microsystèmes selon une technologie connue sous l'appellation de Procédé LIGA (Lithographie mit synchrotronstrahlung, Galvanoformung Abformtechnik avec matières plastiques) (LIGA process, Microelectron Eng. 4 (1986) 35 - 56). Au cours de l'étape de lithographie par gravure profonde aux rayons X de ce procédé, une couche de vernis sensible aux rayons X est directement exposée à un rayonnement X généré par les particules accélérées par un synchrotron sur un masque à rayons X, ce masque et la couche de résiste (ou vernis) appliqués sur un substrat étant fixés à cet effet sur une table à objet, qui est réglable par rapport au faisceau du rayonnement X du synchrotron. Les expositions aux rayons X dans des conditions de pression à sélectionner, qui peuvent être modifiées par rapport à l'environnement, ou sous des atmosphères de gaz différentes, imposent des exigences particulières à l'ajustage et au maintien de la position ajustée du masque à rayons X et du vernis par rapport au faisceau de rayons X du synchrotron. En particulier il faut exclure les effets incontrôlables de la déformation d'une paroi de chambre entourant la table à objet, à l'intérieur de laquelle règnent les conditions de travail atmosphériques. L'invention a donc pour but de garantir la précision d'ajustage nécessaire à une telle irradiation avec un travail réduit et d'exclure presque totalement les influences qui agissent de manière incontrôlée sur la position ajustée, par exemple de nouvelles conditions de travail atmosphériques. Ce but est atteint suivant l'invention avec un dispositif d'irradiation pour la lithographie profonde aux rayons X, qui comporte dans une première chambre à vide un support pour une table à objet destinée à recevoir un objet à supporter pour être irradié, et pour des moyens de réglage destinés au réglage de la table à objet par rapport à un faisceau de rayons. Grâce à l'interchangeabilité du masque à rayons X et du vernis contre un élément d'ajustage, il est possible dans le cas le plus simple, dans lequel on a une atmosphère d'air à l'intérieur de la chambre à vide, de procéder à un ajustage de façon très simple. Les conditions de travail atmosphériques, modifiées par rapport à l'environnement extérieur, n'influent pas la position ajustée obtenue, grâce au "désaccouplement" du support, de la table à objet et des moyens de réglage d'une part et de la chambre à vide d'autre part, et grâce au fait que l'on évite qu'une force dirigée vers la chambre à vide, n'agisse sur le support. La fixation prévue pour la table à objet comporte sur un corps de base, un revêtement pour l'objet à maintenir et un anneau de pression, bloqué en rotation sur le corps de base, qui laisse libre une gorge vers le corps de base, dans laquelle est placé un ressort enroulé, entourant l'objet à maintenir, et de ses parois, la paroi formée par l'anneau de pression, est moins inclinée vers l'objet que l'autre paroi de la gorge. Le corps de base et l'anneau de pression, qui sont pourvus tous deux de filetages agissant en sens opposé sur leurs diamètres extérieurs, sont entourés par un anneau à vis s'engageant dans le filetage, en vue de faire varier l'espace disponible dans la gorge pour le ressort enroulé. A l'intérieur de phases d'irradiation, l'objet à maintenir est de préférence constitué d'un masque à rayons X et d'un résiste (ou vernis) et à l'intérieur de phases d'ajustage, d'un élément d'ajustage. Il est avantageux que l'élément d'ajustage comporte des blocs métalliques montés sur une plaque de base et servant de cales, qui laissent libres des fentes à extension horizontale et verticale et desquels sont voisins, sur le côté de la sortie du rayonnement, successivement un support transparent avec une couche fluorescente et des détecteurs, et que pour l'ajustage grossier et l'ajustage fin il soit prévu des fentes dont les largeurs diffèrent les unes des autres. Il est avantageux aussi que la plaque de base présente des perçages ou des ajours en vue de l'appréciation complète sur le plan de la technique de mesure, du faisceau de rayons. A partir d'une lumière fluorescente et de fentes réglables, qui sont réalisées par des cales, il est procédé à l'ajustage à l'aide de l'intensité de rayonnement traversant les fentes, en ce qu'avec les moyens d'ajustage prévus sur le bâti, on sélectionne par exemple la pleine puissance de rayonnement. Grâce à l'épaisseur des cales utilisées par rapport à la largeur de fente produite, il est garanti aussi que dans le cas d'une position oblique de la table à objet, la lumière tombe sur les surfaces à l'intérieur des fentes formées par les cales, et qu'ainsi on ne puisse obtenir une pleine puissance de rayonnement sur les détecteurs. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. L'invention est représentée ci-après à titre d'exemple non limitatif sur des dessins schématiques. La figure i est une vue partielle en coupe du dispositif selon l'invention, la figure 2 est une vue de face d'une fixation destinée à recevoir un objet à irradier ainsi qu'un élément d'ajustage, la figure 3 est une vue de détail de la fixation avec objet non serré, la figure 4 est une vue de détail de la fixation avec objet serré, la figure 5 est une vue de dessus de l'élément d'ajustage et la figure 6 est une vue de côté de l'élément d'ajustage. Selon la figure 1, une chambre à vide i comporte un support 2 pour une table à objet 3 et des moyens de réglage 4 destinés au réglage de la table à objet 3 par rapport à un faisceau de rayons X non représenté provenant d'un faisceau de synchrotron, dans une direction verticale. Le cercle 5 indique l'emplacement auquel un objet à irradier, sous la forme d'un masque et d'un vernis, est fixé au moyen d'une fixation représentée sur la figure 2, décrite ci-après plus en détail. Le support 2 est placé avec la table à objet 3 et les moyens de réglage 4, sur des moyens d'ajustage 6, qui sont reliés à un bâti 7 réglable en hauteur, en vue d'une adaptation à des faisceaux de rayons sortant à des hauteurs différentes. Pour éviter l'influence incontrôlée de déformations de la chambre à vide 1, accouplée par des appuis 8 au bâti 7, sur la position ajustée du dispositif, en particulier l'orientation de la table à objet 3 par rapport au faisceau de rayons, le support 2, avec la table à objet 3 et les moyens de réglage 4, est mécaniquement désaccouplé de la chambre à vide 1, de manière qu'il n'existe qu'une première liaison flexible isolante, sous la forme d'une membrane en caoutchouc 9, qui autorise un déplacement suffisant du support 2, de la table à objet 3 et des moyens de réglage 4 et qui garantit le maintien de conditions atmosphériques définies à l'intérieur de la chambre à vide 1. Une seconde liaison flexible isolante, réalisée sous la forme d'une membrane en caoutchouc 10, se trouve entre deux éléments de paroi 11, 12, dont l'élément de paroi 11 est relié par des appuis 13 avec le support 2 et l'élément de paroi 12, par des appuis 14, avec le bâti 7. La cavité formée par les éléments de paroi 11, 12 et les membranes en caoutchouc 10, est couplée à la chambre à vide 1, par un tuyau de liaison 15. Si on modifie la pression intérieure de la chambre à vide 1, il s'établit dans la cavité des conditions de pression identiques, de sorte que sur le support 2 et l'élément de paroi 11 agissent des forces égales et qu'on évite qu'une force dirigée vers la chambre à vide 1 n'agisse sur le support 2. La condition nécessaire à cet effet est que les surfaces des membranes en caoutchouc 9 et 10, agissant contre la pression atmosphérique extérieure, soient de même dimensions. Une fixation représentée sur les figures 2, 3 et 4, qui est destinée à recevoir le masque et le résiste ainsi que les éléments d'ajustage en tant qu'objet 16 à maintenir, avec un périmètre extérieur sensiblement circulaire, est constituée d'un corps de base 17 avec un revêtement 18 dans lequel est placé l'objet 16 à maintenir. Un anneau de pression 19 forme avec le corps de base 17 une gorge en forme de coin, dont la paroi 20, formée par l'anneau de pression 18 est moins inclinée vers l'objet 16, que la paroi 21. Dans la gorge est placé un ressort enroulé 22, qui s'étend sur tout le périmètre, à l'exception de points d'application 23, 24 pour un chanfrein et un autre point d'application de l'objet 16 à mainten i r. Le corps de base 17 et l'anneau de pression 19, qui est bloqué en rotation sur le corps de base 17, par une cheville 25, présentent sur leurs diamètres extérieurs un filetage agissant en sens opposé. Un anneau à vis 26 entoure le corps de base 17 et l'anneau de pression 19 avec un taraudage ajusté. Une variation de l'écartement entre le corps de base 17 et l'anneau de pression 19, produite par rotation de l'anneau à vis 26, entraîne un rétrécissement de la gorge et donc une déformation du ressort enroulé 22, de sorte que l'objet 16 à maintenir, placé à l'intérieur, est serré sur son pourtour, par application d'une force uniforme. Grâce à la géométrie particulière de la gorge, on obtient en même temps une force agissant en direction du revêtement 18, de sorte que 1 'objet 16 est fiablement maintenu. Les points d'application 23, 24 en liaison avec le chanfrein et le point d'application sur l'objet 16 garantissent une position de consigne lors de la mise en place et du serrage de l'objet 16. Les figures 5 et 6 représentent un moyen d'ajustage avec lequel la table à objet 3 peut être orientée dans sa position angulaire par rapport au faisceau de rayon, autour de deux axes perpendiculaires l'un à l'autre, et qui dans sa forme extérieure, en tant que masque et vernis, est conçu de la même manière, ce qui permet une fixation dans le dispositif de fixation selon les figures 2 à 4. Sur une plaque de base 27 sont vissés des blocs métalliques 28, 29 servant de cales, qui définissent un plan de référence vertical V-V et un plan de référence horizontal H-H, et entre lesquels est formée une première fente 30 horizontale. En liaison avec les feuilles 32 dont l'épaisseur peut être sélectionnée, d'autres blocs métalliques 31 produisent avec le bloc métallique 28 d'autres fentes 33, 34 horizontales, et en liaison avec des feuilles 36 d'épaisseur différente, des blocs métalliques produisent des fentes 37, 38 avec le bloc métallique 29 d'extension verticale. Les fentes 30, 33, 34, 37 et 38 sont perpendiculaires à la plaque de base 27 et présentent des largeurs définies. Sur la plaque de base 27 est fixé en outre un support transparent, sous la forme d'une vitre au plomb 39, qui sur son côté tourné vers le faisceau de rayons, est pourvu d'une couche fluorescente 40, destinée à convertir le rayonnement X en rayonnement fluorescent de longueur d'onde visible. Des détecteurs, qui sont placés sur le côté tourné à l'opposé du faisceau de rayons, de la plaque en verre au plomb 39 et qui servent à déceler la lumière fluorescente, un seul détecteur désigné par 41 est représenté. Grâce à la forme des fentes 30, 33, 34, 37 et 38, le rayonnement fluorescent parvenant sur les récepteurs a une intensité qui dépend de la position angulaire de la plaque de base 27, et étant donné que celle-ci est orientée de manière définie par rapport à la table à objet 3, l'intensité dépend aussi de la table à objet 3 à ajuster. On a donc une intensité maximale pour la position ajustée, qui est réglée avec les moyens d'ajustage 6 représentés sur la figure 1, situés à l'extérieur de la chambre à vide 1. Des largeurs de fente différentes servent à un ajustage grossier et à un ajustage fin, les fentes 30, 33 et 34 permettant une orientation perpendiculaire au plan H- H et les fentes 37 et 38, une orientation perpendiculaire au plan V-V. Pour pouvoir apprécier le faisceau de rayons dans toute son extension verticale, à l'intérieur d'une zone horizontale limitée, la plaque de base 27 peut être pourvue de perçages ou d'ajours, ce qui permet d'interpréter en ces points la totalité de la section transversale du faisceau de rayons. REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'irradiation pour la lithographie par gravure profonde aux rayons X, qui comporte dans une première chambre à vide un support pour une table à objet destinée à recevoir un objet à supporter pour être irradié, et pour des moyens de réglage destinés au réglage de la table à objet par rapport à un faisceau de rayons, caractérisé en ce que la table à objet (3) possède une fixation susceptible de loger aussi un élément d'ajustement en tant qu'objet à supporter, en échange de l'objet à irradier, en ce qu'entre le support (2), qui est placé sur des moyens d'ajustage (6) d'un bâti (7), conjointement avec la table à objet (3) et les moyens de réglage (4) destinés à 1 'ajustage par rapport au faisceau de rayons, et la chambre à vide (1), reliée au bâti (7), il existe une première liaison flexible isolante (9), et entre des éléments de paroi (11, 12), dont un élément de paroi (11) est relié au support (2) et l'autre élément de paroi (12) au bâti (7), une seconde liaison flexible isolante (10), les surfaces, agissant contre la pression atmosphérique extérieure, des deux liaisons flexibles isolantes (9, 10), étant de même dimension, et en ce que la chambre à vide (1) et une cavité, formée par les éléments de paroi (11, 12) avec la seconde liaison flexible isolante (10), sont accouplées entre elles en vue de l'équilibrage de la pression. 2. - Dispositif d'irradiation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation comporte sur un corps de base (17), un revêtement (18) pour l'objet (16) à maintenir et un anneau de pression (19), bloqué en rotation sur le corps de base (17), qui laisse libre une gorge vers le corps de base (17), dans laquelle est placé un ressort enroulé (22), entourant l'objet (16) à maintenir, et de ses parois (20, 21), la paroi (20) formée par l'anneau de pression (19), est moins inclinée vers l'objet (16) que l'autre paroi (21) de la gorge, et en ce que le corps de base (17) et l'anneau de pression (19), qui sont pourvus tous deux de filetages agissant en sens oppose sur leurs diamètres extérieurs, sont entourés par un anneau à vis s'engageant dans le filetage, en vue de faire varier l'espace disponible dans la gorge pour le ressort enroulé (22). 3. Dispositif d'irradiation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à l'intérieur de phases d'irradiation, l'objet (16) à maintenir est constitué d'un masque et d'un résiste. 4. - Dispositif d'irradiation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à l'intérieur de phases d'ajustage, l'objet (16) à maintenir est un moyen d'ajustage. 5. - Dispositif d'irradiation selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément d'ajustage comporte des blocs métalliques (28, 29, 31, 35) montés sur une plaque de base (27) et servant de cales, qui laissent libres des fentes à extension horizontale (30; 33, 34) et verticales (37, 38) et desquels sont voisins, sur le côté de la sortie du rayonnement, successivement un support transparent (39) avec une couche fluorescente (40) et des détecteurs (41). 6. - Dispositif d'irradiation selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour l'ajustage grossier et l'ajustage fin il est prévu des fentes (30, 33, 34, 37, 38) dont les largeurs diffèrent les unes des autres. 7. Dispositif d'irradiation selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la plaque de base (27) présente des perçages ou de ajours en vue de l'appréciation complète sur le plan de la technique de mesure, du faisceau de rayons.