Brevet FR2880469A1 — publié le 20060707

Dispositif de fabrication d'un masque par gravure par plasma d'un substrat semiconducteur La présente invention concerne le domaine de la microlithographie par projection d'un faisceau d'électrons dite "EPL" (pour "Electron Projection Lithography" en cinglais), notamment employée pour la réalisation de masques destinés à être utilisés dans la fabrications de composants micro-électroniques aux dimensions submicroniques. L'invention est destinée à être utilisée notamment dans la gravure de motifs de 65 nm à 45 nm dans des matériaux semi-conducteurs. L'invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif utilisé pour la fabrication d'un masque par gravure par plasma d'un substrat semiconducteur, et notamment au contrôle de l'uniformité de la profondeur de gravure et de l'uniformité des angles des motifs sur toute la surface du substrat. Le micro-usinage des substrats en silicium est actuellement réalisé par des techniques de gravure au plasma, telle que celle décrite dans le document US 5 501 893. Cette technique consiste à protéger partiellement le substrat de silicium par un masque de gravure, et à soumettre le substrat ainsi protégé partiellement à une succession alternée d'étapes d'attaque par plasma de gaz de gravure et d'étapes de passivation par plasma de gaz de passivation. Pour fabriquer le masque de gravure, un motif à graver est transféré sur le substrat à partir d'un masque de transmission. Le transfert est habituellement réalisé par la technique de photolithogravure consistant à insoler le substrat à travers le masque de transmission par un rayonnement photonique. Les masques de transmission sont eux-mêmes fabriqués à partir d'un masque-modèle le plus souvent réalisé à l'aide d'un pinceau électronique très fin, de dimension inférieure à la plus petite des dimensions du motif à obtenir, piloté par des moyens informatiques, qui balaye la surface d'un substrat en résine électrosensible pour y dessiner le motif souhaité. Une telle opération est très longue. Les masques de transmission sont donc réalisés par une technique différente, notamment pour des raisons de coût. Au cours des dernières années, les exigences en matière de miniaturisation et de complexité des composants semiconducteurs se sont accrues. La photolithographie telle qu'elle est actuellement utilisée a atteint sa limite en matière de résolution des tracés. On se tourne aujourd'hui vers des techniques lithographiques utilisant des longueurs d'onde plus courtes telle que des faisceaux d'électrons ou d'ions et le rayonnement X. Les masques employés pour insoler les substrats semiconducteurs par un faisceau d'électrons présentent généralement la forme d'un réseau dans lequel des petites surfaces portant le motif à graver sont séparées par un réseau de banquettes de plus grande épaisseur. Ces petites surfaces sont supportées par une s membrane d'épaisseur faible, de l'ordre de 2pm. Des exemples de tels masques sont par exemple décrits dans le document US-6,352,802. Un faisceau d'électrons ayant une section du même ordre de grandeur que la petite surface est envoyé sur le masque et projette une image réduite des motifs à graver à travers ces surfaces sur le substrat destiné à devenir un cornposant microélectronique. Pour obtenir une image projetée convenable du masque, il est essentiel que la membrane constituant chacune de ces petites surfaces ait une épaisseur constante. Or on a constaté que, lors de la gravure par plasma de ces masques, on obtenait une épaisseur de la membrane plus importante sur les bords du masque de transmission qu'au centre. Un tel défaut entraîne ensuite une inhomogénéité de l'insolation du substrat semiconducteur à travers le masque qui conduit à une gravure inégale du substrat et donc le rebut de ces produits. La présente invention a pour bui de proposer un dispositif et un procédé permettant d'obtenir une épaisseur de membrane constante sur toute la surface du masque de transmission, lors de la fabrication de ces masques en vue de leur utilisation pour la microlithographie par faisceau d'électrons. L'objet de la présente invention est un dispositif de fabrication d'un masque par gravure par plasma d'un substrat semiconducteur qui comprend un substrat semiconducteur dont une partie de la surface est partiellement recouverte d'un masque protégeant au moins une zone qui ne doit pas être gravée et laissant apparente au moins une zone comportant un motif à graver, un support pour le substrat, et un moyen de génération d'un plasma sous forme d'un flux d'ions en direction du substrat. Selon l'invention le dispositif comprend en outre un moyen de confinement des ions comportant au moins un écran en matériau conducteur disposé au- dessus du substrat et le long de la limite séparant la zone de motif à graver de la zone ne devant pas être gravée. Pour une meilleure efficacité, l'écran est disposé à une distance constante de la limite de ladite zone de motif à graver. L'écran est disposé à une distance horizontale constante à l'extérieure de ladite limite, de manière à ne pas masquer une partie du motif. L'écran est donc placé au-dessus du substrat à la verticale de la zone ne devant pas être gravée. L'écran est de préférence disposé à une distance verticale constante du substrat. De préférence la distance est inférieure à 10mm. L'écran a une hauteur qui est de préférence comprise entre 5mm et 20mm. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la zone de motif à graver est un quadrilatère. Dans ce cas un écran est disposé parallèlement à chacun des côtés dudit quadrilatère De préférence l'écran s'interrompt aux angles du quadrilatère lorsque l'angle est distant d'une pièce en matériau conducteur d'une distance inférieure ou égale à la distance constante séparant l'écran de la limite de la zone de motif à graver afin d'éviter les effets de bord. Avantageusement le substrat comporte une pluralité de zones comportant des motifs à graver séparées les unes des autres par des zones ne devant pas être gravée. Ainsi on peut réaliser plus rapidement et à moindre coût un nombre élevé 15 de motifs Dans ce cas, l'écran s'interrompt de préférence aux angles du quadrilatère lorsque cet angle est distant d'une autre zone de motif à graver d'une distance inférieure ou égale à la distance constante séparant l'écran de la limite de la zone de motif à graver afin d'éviter les effets de bord. La présente invention a comme avantage de confiner le rayonnement plasma dans une surface correspondant uniquement à la surface du masque portant les motifs que l'on souhaite graver, de manière à assurer une vitesse de gravure verticale, par exemple 3pm/mn 6%, qui soit uniforme sur toute la surface du substrat. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif, et dans le dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une représentation schématique de l'insolation d'un substrat semi-conducteur par un faisceau d'électrons à travers un masque de transmission, - la figure 2 montre en perspective un masque de transmission recevant un faisceau d'électrons, la figure 3 est une représentation schématique du dispositif selon la présente invention, - la figure 4 montre en perspective le dispositif selon la présente invention, 35 - la figure 5 est une coupe schématique selon A-A de la figure 3. Sur le schéma de la figure 1, on voit une plaquette 1 d'un substrat semi-conducteur qui est insolée par un faisceau d'électron 2 traversant un masque de transmission 3. Le masque 3 comporte des reliefs 4 séparant des petites surfaces 5 de membrane 6 de faible épaisseur portant le motif à graver_ Les dimensions du motif porté par le masque sont divisées environ par 4 lors de sa reproduction sur le substrat. Le masque 3 est montré en perspective sur la figure 2. Il comporte des reliefs 4 d'une profondeur p de 725pm par exemple. La petite surface 5 portant le motif à graver est par exemple une surface carrée de 1,13mm de côté. La to surface 5 peut en outre comporter des trous de 120nm de diamètre par exemple. La membrane 6 a une épaisseur e de 2pm par exemple. Un faisceau d'électron 2 est envoyé sur le masque 3. Le faisceau 2 traverse la surface 5 pour recopier le motif qu'elle porte sur le substrat. Le dispositif 30 de fabrication de masques par gravure plasma d'un substrat semi-conducteur 31 selon la présente invention est représenté schématiquement sur la figure 3. Les masques une fois réalisés se présentent par exemple sous la forme de deux zones rectangulaires 31a et 31 b de motifs gravés dans le substrat 31, entourées d'une zone 31c qui n'a pas été gravée. Les zones 31a et 31b ont par exemple une longueur de 132,57mm et une largeur de 54,43mm, et portent un motif en réseau. Le dispositif 30 comporte un système de maintien 32 du substrats 31 sur lequel sont fixés par exemple cinq écrans 33a, 33b, 33c, 33d, 33e, encadrant et séparant les zones de motifs 31a et 31 b disposés côte à côte. Les écrans 33a-33e sont en métal, de préférence en aluminium, et ils sont disposés à une distance dh faible et constante, par exemple comprise entre 3mm et 6mm, de la limite 34 entre les zones de motifs 31a et 31b et la zone 31c non gravée. Ces écrans 33a-33e sont par conséquent placés au-dessus de la zone 31c non gravée, à une distance dv qui peut être comprise entre 3mm et 6mm par exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fabrication d'un masque par gravure par plasma d'un substrat semiconducteur, ledit dispositif comprenant - un substrat semiconducteur dont une partie de la surface est partiellement recouverte d'un masque protégeant au moins une zone qui ne doit pas être gravée et laissant apparente au moins une zone comportant un motif à graver, - un support pour ledit substrat, et - un moyen de génération d'un plasma sous forme d'un flux d'ions en direction dudit substrat, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend en outre un moyen de confinement desdits ions comportant au moins un écran en matériau conducteur disposé au-dessus dudit substrat et le long de la limite séparant ladite zone de motif à graver de ladite zone ne devant pas être gravée. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit écran est disposé à une 15 distance constante de la limite de ladite zone de motif à graver. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ledit écran est disposé à une distance horizontale constante à l'extérieur de ladite limite. 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ledit écran est disposé à une distance verticale constante dudit substrat. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel ladite distance est inférieure à l Omm. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la hauteur dudit écran est comprise entre 5mm et 20mm. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite 25 zone de motif à graver est un quadrilatère. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel un écran est disposé parallèlement à chacun des côtés dudit quadrilatère 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel ledit écran s'interrompt aux angles dudit quadrilatère lorsque ledit angle est distant d'une pièce en matériau conducteur d'une distance inférieure ou égale à ladite distance constante. 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel ledit substrat comporte une pluralité de zones comportant des motifs à graver séparées les unes des autres par des zones ne devant pas être gravée. 1 1. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel ledit écran s'interrompt aux angles dudit quadrilatère lorsque ledit angle est distant d'une autre zone de motif à graver d'une distance inférieure ou égale à ladite distance constante. 12. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel ledit écran o s'interrompt aux angles dudit quadrilatère lorsque ledit angle est distant d'une distance inférieure ou égale à ladite distance constante d'une autre zone de motif à graver. 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit écran est en métal. 14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel ledit écran est en aluminium.