Brevet FR2732483A1 — publié le 19961004

DISPOSITIF D'EXPOSITION A UNE LUMIERE POUR LA FABRICATION D'UN DISPOSITIF A SEMICONDUCTEURS La présente invention concerne un dispositif d'exposition à une lumière pour la fabrication d'un dispositif à semiconducteurs. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'exposition à une lumière pour la fabrication d'un dispositif à semiconducteurs, qui permet de former successivement des motifs sur un réticule en superposant l'énergie de la lumière d'exposition et en projetant les motifs situés sur le réticule sur une plaque, moyennant l'utilisation d'un système optique supplémentaire condensant la lumière traversant un écran de masquage, dans un processus de piquage au moyen duquel un écran est exposé à une lumière au moyen d'une synthèse de motifs. Pour former un circuit électronique sur une tranche semiconductrice ou sur un substrat en verre d'un dispositif d'affichage à cristal liquide, il est nécessaire d'utiliser des motifs, sur lesquels des circuits électroniques sont formés. Une plaque de verre possédant de tels motifs sera désignée comme étant un réticule ou un masque. Un dispositif d'exposition à une lumière projette le motif situé sur le réticule, sur une tranche semiconductrice ou sur un substrat d'un dispositif d'affichage à cristal liquide. Lorsque la taille du dispositif d'affichage est supérieure à la plage d'exposition d'une lumière d'une lentille de projection lors de la fabrication d'un dispositif d'affichage à cristal liquide, on réalise une synthèse d'écran en divisant l'écran d'affichage et en l'exposant de façon sélective à une lumière. Pour former successivement des motifs sur le réticule pour la synthèse de l'écran dans l'ordre de fabrication, les motifs situés sur le réticule, autres que le motif qui est actuellement utilisé dans le traitement, doivent être recouverts artificiellement. On utilise 2 2732483 un écran de masquage pour recouvrir le reste des motifs de manière à les protéger artificiellement de la lumière dans l'ordre de fabrication pour projeter les motifs sur le réticule comme indiqué précédemment. La commande de l'écran de masquage mentionné précédemment et l'exposition sélective du motif situé sur le réticule, à la lumière est un processus de piquage qui agit en tant que facteur important d'amélioration de la productivité lors des étapes d'exposition du motif du dispositif d'affichage à cristal liquide à la lumière. Comme cela est représenté sur la figure 1, un dispositif classique d'exposition à la lumière comprend: une source de lumière 1 possédant une lampe à mercure à une très haute pression 1, un réflecteur 2, une lentille de condensation 3, un écran de masquage 4, un réticule 5, une lentille de projection 6 et une plaque 7. Un point de lumière produit par la source de lumière 1 est diffusé sous la forme d'un spot de lumière d'une certaine surface par le réflecteur 2. Le spot de lumière d'une certaine surface rencontre la lentille de condensation 3. La lentille de condensation 3 condense le spot de lumière et le projette sur le réticule 5 portant les motifs. L'écran de masquage 4 recouvre le réticule 5 hormis le motif à exposer. Par conséquent, la lumière provenant de la lentille de condensation 3 est projetée sur le motif du réticule 5 devant être exposé à la lumière à travers l'écran de masquage 4. La lentille de projection 6 projette le motif situé sur le réticule 5, non recouvert par l'écran de masquage 4, sur la surface de la plaque 7. Une résine photosensible située sur la plaque 7 est exposée à une lumière influencée par le motif situé sur le réticule 5. A cet instant, l'énergie de la lumière d'exposition projetée sur chaque motif du réticule 5 est appliquée uniquement au motif devant être exposé à la lumière, sous l'effet de la lumière projetée à travers l'écran de masquage 4, comme représenté sur la figure 4, et par conséquent il n'y a pas superposition de l'énergie de la lumière d'exposition. Lorsque le motif situé sur le réticule 5 est formé de la manière représentée sur la figure 2, la taille de l'écran de masquage 4, qui recouvre les parties restantes autres que le motif devant être exposé à la lumière, est ajustée de manière à être supérieure à celle du motif qui est exposé à la lumière. C'est-à-dire que, étant donné qu'il existe une probabilité que la qualité du motif exposé à la lumière puisse être altérée par la dispersion de la lumière projetée sur le bord de l'écran de masquage 4, ce dernier est ajusté de telle sorte 3 2732483 que la partie, sur laquelle la lumière est projetée, peut avoir une taille supérieure à celle du motif exposé à la lumière sur le réticule 5. Par conséquent, bien que les motifs situés sur la plaque 7 soient projetés en position adjacente sans aucun espacement comme représenté sur la figure 3, le motif devant être exposé à la lumière situé sur le réticule 5 doit être formé de manière que soit conservé un intervalle régulier comme représenté sur la figure 2. Par conséquent, avec la technique classique, une surface utilisable efficacement du réticule est réduite, et la précision de position pour le maintien d'un intervalle par rapport à chaque motif, lors de la formation d'un motif, doit être prise en compte. En outre il existe un risque que, lorsqu'un motif projeté sur une plaque n'est pas positionné de façon précise, l'exposition à une lumière entre les motifs peut être excessive ou être réduite, ce qui conduit à une altération du produit. Un but de la présente invention est de fournir un dispositif d'exposition à une lumière pour fabriquer un dispositif à semiconducteurs qui soit à même de former suc- cessivement des motifs sur un réticule en produisant une superposition de l'énergie de la lumière d'exposition et en projetant les motifs situés sur le réticule sur une plaque en utilisant un système optique supplémentaire condensant une lumière traversant un écran de masquage, selon un processus de piquage au moyen duquel un écran est exposé à une lumière au moyen d'une synthèse de motifs. Pour atteindre l'objectif indiqué précédemment, l'invention comporte: un réticule, sur lequel les motifs exposés à une lumière sont formés, un écran de masquage commandant une zone d'exposition à la lumière située sur le réticule, et un système optique monté entre l'écran de masquage et le réticule pour condenser la lumière traversant l'écran de masquage et la projeter sur une plaque. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1, dont il a déjà été fait mention, représente une vue schématique d'un dispositif classique d'exposition à une lumière; - la figure 2, dont il a déjà été fait mention, représente une vue schématique d'un réticule classique; et - la figure 3, dont il a déjà été fait mention, est un schéma d'un motif classique projeté sur une plaque; 4 2732483 - la figure 4 est un graphique montrant l'état de projection d'une énergie de la lumière d'exposition sur la plaque, dans le dispositif classique d'exposition à une lumière; - la figure 5 représente un schéma d'un dispositif d'exposition à une lumière selon une forme de réalisation préférée de la présente invention; - la figure 6 est une vue schématique de motifs formés sur un réticule d'un dispositif d'exposition à une lumière, selon la forme de réalisation préférée de l'invention; et -la figure 7 est un graphique montrant l'état d'une énergie de la lumière d'exposition, projetée sur la plaque dans le dispositif d'exposition à une lumière selon la forme de réalisation préférée de la présente invention. On va décrire de façon détaillée une forme de réalisation préférée de la présente invention en référence aux figures 5 à 7. La figure 5 représente un dispositif d'exposition à une lumière, dans lequel une source de lumière 1 délivre une lumière ponctuelle. Un réflecteur 2 diffuse la lumière ponctuelle produite par la source de lumière 1 pour former une source de lumière d'une certaine surface. Un réticule 5 possède une pluralité de motifs devant être exposés à la lumière. Une lentille de condensation 3 condense la lumière qui est diffusée par le réflecteur 2 et projette la lumière condensée sur le réticule 5. Un écran de masquage 4 commande une région exposée à la lumière en recouvrant les motifs du réticule 5, hormis le motif devant être exposé à la lumière. Une lentille de correction 9 disposée entre l'écran de masquage 4 et le réticule 5 condense la lumière incidente traversant une plaque de correction 8 et projette la lumière sur le réticule 5. Une lentille de projection 6 projette le motif du réticule 5 sur une plaque 7. Conformément à la forme de réalisation préférée de la présente invention, la plaque de correction 8 compense toute dissymétrie provoquée par l'épaisseur de la lentille de correction 9 et du réticule 5, et la plaque de correction 8 possède la même qualité de matériau et la même épaisseur que le réticule 5. Conformément à la forme de réalisation préférée de la présente invention, la lentille de correction 9 est constituée par un système optique possédant un rapport égal à 1:1 et dans lequel des aberrations dissymétriques telles qu'une distorsion, la comma et analogue ne se produisent pas, et dans lequel seule une aberration caractéristique symétrique telle qu'une aberration sphérique apparaît dans une gamme prédéterminée. 2732483 La description donnée ci-après concerne le fonctionnement d'un dispositif d'exposition à une lumière conforme à la forme de réalisation préférée de la présente invention en rapport avec la structure précédente. Un point de lumière produit par la source de lumière 1 comprenant une lampe à arc à mercure à une très haute pression est diffusé sous la forme d'une source lumineuse d'une certaine surface, par le réflecteur 2 et rencontre la lentille de condensation 3. La lentille de condensation 3 condense le spot de lumière incidente d'une certaine surface et projette la lumière condensée sur le réticule 5, sur lequel sont formés des motifs devant être exposés à la lumière. A cet instant, l'écran de masquage 4 recouvre les parties du réticule 5 autres que les parties à exposer. La lumière traverse une zone d'exposition à la lumière 4a de l'écran de masquage 4. Par conséquent, seule une lumière sélectionnée provenant de la lentille de condensation 3 est projetée sur le réticule 5 par l'intermédiaire de l'écran de masquage 4. La zone 4a d'exposition à la lumière possède des dimensions prédéterminées qui sont supérieures à celles du motif exposé à la lumière. La lumière provenant de la zone 4a d'exposition à la lumière traverse la plaque de correction 8 et rencontre la lentille de correction 9. La lumière traversant la zone 4a d'exposition à la lumière et la plaque de correction 8 est projetée sur le réticule 5 au moyen de la lentille de correction 9. Une partie du motif situé sur le réticule 5, qui correspond à la surface 4a d'exposition à la lumière, est alors projetée sur la plaque 7 par la lentille de projection 6. Au niveau de la limite de la zone d'exposition à la lumière 4a, l'énergie de la lumière d'exposition, qui possède un niveau prédéterminé représenté sur la figure 7, est distribuée en étant centrée autour de la limite par une aberration caractéristique symétrique, telle qu'une aberration sphérique, creéée à cet effet par la lentille de correction 9. Comme représenté sur la figure 6, un réticule 5 conforme à la forme de réalisation préférée de l'invention peut comporter deux motifs P1 et P2. Les motifs P1 et P2 sont adjacents l'un à l'autre. Après que le premier motif P1 situé sur le réticule 5 a été exposé à la lumière, le second motif P2 est exposé à la lumière. La figure 7 représente la distribution de l'énergie de la lumière d'exposition, qui possède un niveau prédéterminé après la seconde exposition. 6 2732483 Par conséquent il se produit une superposition d'une énergie de la lumière d'exposition, qui diffère de la distribution de l'énergie de la lumière d'exposition concernant chaque motif classique comme représenté sur la figure 4, ce qui provoque le centrage de la zone d'exposition à la lumière conformément au processus d'exposition à la lumière des motifs P 1 et P2 comme représenté sur la figure 7. Les lignes formées de tirets sur la figure 7 montrent la distribution d'une énergie de la lumière d'exposition équivalente à la lumière traversant la zone d'exposition à la lumière de l'écran de masquage 4. Par conséquent, la distribution de l'énergie de la lumière d'exposition au niveau de la limite de la zone d'exposition à la lumière 4a est identique à celle de l'énergie de la lumière d'exposition équivalente à la partie différente exposée à la lumière, et par conséquent le motif associé à la limite de la zone d'exposition à la lumière est projeté sur la plaque. Etant donné que l'énergie de la lumière d'exposition est superposée au moyen de la lentille de correction 9 comme indiqué précédemment, chaque motif du réticule 5 conforme à la forme de réalisation préférée de la présente invention est expose normalement à la lumière, bien que les motifs soient formés continûment sans aucun intervalle régulier. En remplaçant la lentille de correction 9 par un système optique réfléchissant utilisant un miroir, le processus d'exposition à la lumière peut être exécuté en continu sur le réticule. Comme indiqué précédemment, le dispositif d'exposition à la lumière selon la forme de réalisation préférée de la présente invention peut former successivement des motifs sur un réticule par superposition de l'énergie de la lumière d'exposition et projection des motifs situés sur le réticule sur une plaque, en utilisant un système optique supplémentaire condensant la lumière traversant un écran de masquage, selon un processus de piquage au moyen duquel un écran est exposé à une lumière au moyen d'une synthèse de motifs. En outre, en formant successivement le réticule, la zone utilisable du réticule peut être rendue maximale et il n'est pas nécessaire de tenir compte de la précision de position pour le maintien de l'intervalle conformément à la formation de chaque motif 7 2732483 En outre, l'inconvénient lié à un manque ou un excès d'exposition à la lumière entre les motifs est réduit, ce qui améliore la productivité, et la production par unité de temps peut être améliorée moyennant une réduction de la durée de mise en place d'un réticule et d'une plaque. D'autres formes de réalisation de l'invention apparaîtront aux spécialistes de la technique à la lecture de la description et de la mise en oeuvre de l'invention ici décrite. La description et les exemples sont considérés uniquement à titre d'exemples de l'invention. 8 2732483 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'exposition à une lumière pour fabriquer un dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comporte un réticule (5) comportant des motifs devant être exposés à une lumière, un écran de masquage (4) pour commander une zone d'exposition à la lumière du réticule, un système optique (9) disposé entre l'écran de masquage et le réticule pour condenser la lumière. 2. Dispositif d'exposition à une lumrnière selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système optique possède un rapport égal à 1:1, ne présente aucune aberration dissymétrique et présente une aberration caractéristique symétrique. 3. Dispositif d'exposition à une lumière selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite aberration caractéristique symétrique est une aberration sphérique dans une gamme prédéterminée. 4. Dispositif d'exposition à une lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une plaque correctrice (8) possédant la même qualité de matériau et la même épaisseur que le réticule (5) et disposée entre l'écran de masquage (4) et le système optique (9) pour corriger une dissymétrie du réticule. 5. Dispositif d'exposition à une lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réticule (5) possède une pluralité de motifs adjacents successifs. 6. Dispositif d'exposition à une lumière pour la fabrication d'un dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend: une source de lumière (1) pour produire un point de lumière, un réflecteur (2) pour diffuser le point de lumière sous la forme d'un spot de lumière d'une certaine surface, 9 2732483 une lentille de condensation (3) pour condenser la lumière délivrée par le réflecteur, un réticule (5) possédant une pluralité de motifs, un écran de masquage (4) pour commander la zone d'exposition à la lumière du réticule, une lentille de protection (6) pour projeter un motif du réticule, et un système optique (9) situé entre l'écran de masquage et le réticule pour condenser la lumière. 7. Dispositif d'exposition à une lumière selon la revendication 6, caractérisé en ce que le système optique possède un rapport égal à 1:1, ne présente aucune aberration dissymétrique et présente une aberration caractéristique symétrique. 8. Dispositif d'exposition à une lumière selon la revendication 6, caractérisé en ce que le réticule (5) possède une pluralité de motifs adjacents consécutifs. 9. Dispositif d'exposition à une lumière selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque correctrice (8) possédant la même qualité de matériau et la même épaisseur que le réticule (5) et située entre l'écran de masquage (4) et le système optique (9) pour corriger une dissymétrie du réticule.