Brevet FR2926145A1 — publié le 20090710

Procédé de fabrication de _photomasques La présente invention se rapporte un procédé de fabrication des photomasques, notamment employés dans la tebrio Lion de Composants mi�roélectmniques aux dimensions submieroniques. L. micro-usinage des substrats sem -sortducteurs, remirent en silicium est actuellement réalisé par des techniques de gravure au ,v à partir d'un motif transféré sur le substrat à partir d'un masque. Un photomasque est équivalent un négatil en photographie : il contient une inforntatlon à imprimer sur un support. Il est utilisé en transmission pour des insolations et impressions sur des substrats in semiconduetetes. La longueur de focalisation définit la profondeur de la zone active qui est Imprimée directement sur le substrat. En dehors de cette zone, les détails ne sont pas imprimés mais peuvent avoir un inipact sur la transmission du phetomasque. Les pollutions dans la zone active ont un effet direct sur l'image imprimée sur le substrat avec l'impression d'un défaut. Mais ils n'ont qu'un effet indirect soir cette image s'ils 15 interviennent en dehors de cette zone,. comme par exemple la diminution dU contraste ou la réduction de la transmission du photomasque. Par ailleurs, l'industrie du sen-d-conducteur cher che à réduire la dira •• : sio{i de' [limage inscrite afin d'obtenir des composai-rts électror- liques toujours plus petits et moins coûteux. Les dimensions des phetornasques se réduisant, les exigences en matière de 2G pollution deviennent de plus en plus strictes. Le photomasque est donc un élément cief, cher et complexe que ilon cherche à conserver propre et opérationnel, La zone active des photomasques doit Impérativement être exempte de toute paticule, notamment dans le plan focal, car ces particules contaminantes créent un defatit qui s'imprime et se répète sur le substrat semi-conducteur. Afin de protéger sa 25 face active d'éventuelles particules, une pellicule est appliquée sur le photomasque, à la tin ee sa fabrication à la suite d'un dernier nettoyage. La pellicule a pour but de protéger le photomasque pendant sa vie chez l'utilisateur. Le pelliculage ecesiste en un depôt c' 'une membrane optique (surfaces multicouches parallèles) ayant une bonne transmission et un impact réduit sur les rayons optiqites qui la traversent. Cette pellicule �: est déposée du coté de la face active du photomasque. et séparée de cette-el par un espace. Les polluants susceptibles de se déposer srir la face ettinre du photomasque vont ainsi se dépose sur s' pellicule en dehors de la zone de foeeiieation (éloignement physique de attitve) Ainsi ces polluants ne seront pas imprimés dans le transfert par litncigiaphie : la peliicule ne protège pas directement des polluants mais permet de réduire. leur impact sur l'intiege. Cependant l'augmentation de l'énergie nécessaire à l'insolation pour la création de il-efe de plus en plus petits a engendré un nouveau problème. Les gaz présents sous la pellicule se recombinent sous l'effet de cette forte énergie pour engendrer des cristaux qui vont croître avec ie temps. Ces cristaux qui apparaissent sous la pellicule, donc dans la zone focale, produisent des défauts dans la Daine imprimée sur le substrat. Ces cristaux représentent un problème majeur car ils engendrent des défauts non prévieibles et nombreux sur les substrats et peuvent affecter plus de 20 % des photomasques. La réaction chimique qui se produit est la suivante i HeSO.i -F. NF-13 + ha > (NH4)2SO4 ..,,,d L'ammoniac NH3 provient de multiples sources mais essentiellement de l'activité humaine dans les zones de fabrication. Dans le but de !imiter le phénomène de croissance cristalline, les fabricants de serniscondeeteurs ont investi massivement pour limiter l'ammoniaque présent dans la salle blanche et ont défini des stratégies d' stockage et de transport sous environnement protégé pour limiter l'ammoniac, Liecide sulfurique H2504 est largement utilisé par les fabricants de photomasques. La dernière étape de nettoyage, avant l'étape de pelliculage, nécessite des sulfates. La dernière étape de décapage, précédant le nettoyage, génère aussi des résidus de sulfate. Cet acide emprisonné sous la pellicule va donc désorber, ce qui est la raison principale de l'apparition de ces cristaux chez les fabricants de puces électroniques. Les fabricants de photamasques s'efforcent de réduire la quantité de 2s sulfates, utilisée dans les étapes de nettoyage. Toutefois ces nouveaux procédés sont plus coûteux et moins efficaces, et il n'est pas possible de supprimer totalement l'utilisation de sulfate. La pellicule est mis en place après une étape de dècepae suivie Curie étape de nettoyage. La dernière étape de nettoyage est effectuée dans une zone propre. Cette 30 pellicule va permettre de garantir que les particules générées dans la salie blanche ou dans les équipements de production ne vont pas se poser sur la face active du phobmasque. La solution palliative actuellement en V peu- consiste à inspecter périodiquement le volume se trouvant sous la pellieu;e du photomasque. Dès l'apparition des premiers cristaux, le photomasque est renvoyé à son fabricant. La pellicule est enlevee, nettoyé puis le photomasque est re-peliculé. Cette opération doit être effectuée par les tebricants de photomasques et non par les utilisateurs, ce qui provcoue une perte de temps et des coûts supplémentaires importants de gestion des stocks iies e la durée d'utilisation raccourcie des phetomesques. Le problème les plus important aujourd'hui pour les fabricants de composants semi-conducteurs est donc la durée d'utilisation de ces photomesques. En effet ces IO photomasques sont un maillon majeur dans la fabrication des puces électroniques, et leur technicité accrue implique un coût de plus en plus important. La présente invention e donc pour but de permettre une durée dutilisetion plus longue des photomasques dlm!huant le risque de dégradation du photomasque lié à la pollution, notamment dans le volume placé sous la pellicule. 1 L'objet de le présente invention est un procédé de fabrication de photonasque comprenant au moins une étape de nettoyage du photomasque et au moins une étape de mise en place d'une pellicule de protection sur le photornasque, et comprenant en outre une étape de désorption sous vide entre l'étape de nettoyage et l'étape de mise en place d'une pellicule comprenant les opérations rivantes tir -on pompet tee gaz contenus doras une enceinte eta.inet).g.:eo tenant le photomasque, orr ehàüffe lé photomasque en poursuivant. le porepage,. , on arrête.. le et 1eisee refroidir reneeînte sous vide contenant le photomesqUe, -'en rétablit ia pression atmosphérique dans l'enceinte. 25 L'étape de desorption sous vide sert à désorber la quasi--totalité des résidus notamment les sulfates stts des étapes de nettoyage et de gravure, et permet la pose de la pellicule de protecboe sur un substrat parfaitement propre. Pour augmenter encore la performance, on peut utiliser le procédé de désorption avant et après nettoyage. D"autres ceiereéilstiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la descriptice suivante de modes de réalisation, donnée bien entendu à titre illustratif et non limitatif, et dans le dessin annexé sur lequel - le figure 1 montre schématiquement les différentes étapes d'un mode de réalisation du 5 procédé selon l'invention, - la figure 2 représente une installation de fabrication de photomasques pour la mise en oeuvre du procédé selon Ilinvention, - la figure 3 représente une variante d'une installation de fabrication de phot masques, ia figure 4 est une comparaison du taux de sulfates résiduel dans les photomasque en Io fin de fabrication. Un mode de réalisation du procédé de fabrication des photomasques selon la présente invention est schématiquement représenté sur la figure 1. La fabrication de photomasques comprend habituellement une première .tape A qui est une étape de gravure durant laquelle le substrat semi-conducteur est par exemple soumis à une 15 succession alternée d'opérations d'attaque par plasma de gaz de gravure et d'opérations de passleet.on par plasma de gaz de passivation, Au cours d'une étape B, le photomasque _une fois gravé est décapé afin d'éliminer les sous-produits de la réaction d'attaque au moyen d'un plasma de gaz de décapage. Le photamasque obtenu est alors nettoyé au cours de Iletape C. Les conditions de pettoyege couramment utilisées 20 impliquent la mise en oeuvre de suif Utes dont est nécessaire de se débarrasser avant l'étape D de recouvremeel du photomasque par une pellicule protectrice. En effet pour les raisons évoquées précédemment, la présence de sulfates dans la zone active du photomasque sous la pell (iule doit absolument être évitée. Une étape E de deeorption sous vide est intercalée entre l'étape C de nettoyage 23 et l'étape D de pelliculage de manière à supprimer la contamination du photomasque, notamment par les sulfates. Le photomasque étant dans l'enceinte, cette étape E comporte une première opération durait leqeelle les gaz présents dons l'enceinte sont pompés. Le photomasque est chauffé pour permettre d'accélérer le dègaeage des contaminants. Une température de 1"ordre de 8eC peut être appliquée sans 30 endommager le photomasque. Le photomasque est ensuite refroidi de manière à ressortir de iieneeihte à la température ambiante, dans le but d'éviter l'adecirption des gaz présents dans l'atmosphère qui pourrait se produire le e de le e-d température, Denier un autre Ér ri de. réaiisation, cette étape de désorption peut aussi être platée .avant !a phase de nettoyage. Dans le mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure es photomasques 1 (ne portant pas encore de pellicule) sont placés dans une enceinte 2 étanche maintenue sous vide au moyen d'un groupe de pompage 3. Une jauge de pression 4 permet de contrôler ia pression à l'intérieur de l'enceinte , Les photomasqués sont pi aces sur dies étagères 5 superposées> et ils sont supportés par des entretoises 6 non métalliques. Les photomasques sont chauffés dans le cas présent au moyen d'un dispositif de chauffage 7 à infrarouge disposé sur la paroi de l'enceinte 2 Io mais on pour:ait aussi utiliser un dispositif de chauffage par micro-onde par exernpie. Le dispositif de chauffage 7 est piloté par une boucle de régulation 8 du chauffage en fonction de la température du photomasque mesurée par la sonde de température 9 associée. Une des contraintes iMportantes e iaquelle est soumise l'installation est que la 15 mise en oeuvre du prc"ede ne doit pas générer de particules. C'est pourquoi le eystème d'injection IO de gaz est en forme de douche Il permettant d'obtenir une vitesse d'injection plus faible dans l'enceinte sous vide. Le système d'injection IO est pourvu de filtres à particules 1 Lors de l'étape de désorption, des moyens de mesure du dégazage 1 3 20 permettent de s'assurer du bon déroulement des opérations. On considérera maintenant !a figure 3 qui illustre un autre mode de réalisation de, l'installation de fabrication des photomasques dans laquelle le dispositif de chauffage 30 est placé à l'extérieur de l'eaeeinte 31 sous vide. Une interface 32 un hublot par exemple, méhagée dans la parei de l'enceinte 31 laisse passer les ondes 25 chauffantes en direction du photomasque 1. Le choix du metériau constitutif de l'interface 32 entre le dispositif de chauffage 30 et les photomasques 1 est critique car ce matériau doit laisser passer les ondes destinées à chauffer le photomasque, sans poser de pebie:fie de dissipation de le chaleur qu'elles transportent La figure ii 4 présente dieS résultats comparés de la mesure do taux de' sulfates r é siidUel dans lesaiphoton lasiqUe, réaliséepat le pros d d chromatographie ionique. iLeisi taux de... sulfates n. 41e, .42a résultent de iiepérati en de nettoyage des photomasques per. 1roiSi voulantes' différentes I. Iii, Ill dupitiédé. de nettoyage, l.es taux: de sulfates â b. 2h soriti. obtenue désorption eoesitiode .. seiiioni uni mode de réalisation de Invention qui suit l'étape de nettoyage. La comparaison de ces résultats montre Ileti-icaclt ce l'étape de désorption sous v:de sur le teneur en sulfate des photomasques. L'objectif des fabricants de photomasques pour las technologie 193nm est d'être infeueu' à 1 ppbv, pour ne pas avoir de problème de croissance cristalline chez leurs chenfs. La finuru (1- montre que les valeurs atteintes 40b, 41b, 42b grâce à l'invention sont largement en dessous de cet objectif. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de photomasques comprenant au moins une étape de nettoyage des photomasques et au moins une étape de mise en place d'une pellicule de protection sur le photomasque, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de désorption sous vide entre ladite étape de nettoyage et ladite étape de mise en place d'une pellicule comprenant les opérations suivantes : - on pompe les gaz contenus dans une enceinte étanche contenant le photomasque, - on chauffe le photomasque en poursuivant le pompage, - on arrête le chauffage, et on laisse refroidir l'enceinte sous vide contenant le photomasque jusqu'à la température ambiante, - on rétablit la pression atmosphérique dans l'enceinte. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre une étape de désorption sous vide avant ladite étape de nettoyage. 7