Brevet FR2966974A1 — publié le 20120504

Procédé de lithographie d'une plaquette semiconductrice La présente invention concerne un procédé de lithographie d'une plaquette semiconductrice (en anglais : wafer), par exemple une plaquette de silicium. Dans l'industrie des semi-conducteurs, on cherche continuellement à réduire la taille des composants élémentaires des circuits intégrés fabriqués en grand nombre sur des plaquettes, afin d'obtenir des circuits intégrés de plus en plus performants et de plus en plus petits. Lors de la fabrication de circuits intégrés sur des plaquettes, il est courant de mettre en oeuvre des étapes de photo-lithographie qui consistent à réaliser une exposition à un rayonnement électromagnétique (insolation) d'une couche de résine photo-sensible telle, qu'après une attaque des parties insolées, apparaissent des motifs dans la couche de résine. En ce qui concerne cette étape de photo-lithographie, il est courant d'effectuer une exposition ou illumination unique au travers d'un masque au travers duquel passe la dose de rayonnement électromagnétique nécessaire pour permettre une modification des propriétés de la couche de résine. Pour améliorer les performances de cette étape de photo-lithographie, on diminue la résolution des motifs exposés ce qui conduit, traditionnellement, à une diminution de la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique d'exposition. Cependant, les techniques actuelles utilisent déjà un rayonnement électromagnétique compris dans l'ultraviolet. La diminution de la longueur d'onde de ce rayonnement électromagnétique conduit donc à utiliser des ultraviolets lointains, voire des rayons X, ce qui nécessite un nouvel appareillage qui est coûteux. De plus, les masques utilisables seraient alors à réflexion uniquement (et non plus à absorption), ce qui diminue leur durée de vie et donc augmente le coût du procédé de lithographie. I1 est également connu d'utiliser un faisceau d'électrons pour modifier la couche de résine de manière similaire au rayonnement électromagnétique. Dans ce cas, il n'y a pas de masque mais uniquement un faisceau d'électrons présentant une résolution supérieure à celle d'un rayonnement électromagnétique visible ou ultraviolet. Cependant, pour réaliser les motifs sur la couche de résine, le faisceau d'électrons doit balayer toute la surface des motifs à réaliser, là où le rayonnement électromagnétique associé à un masque ne nécessite qu'une seule et unique illumination pour réaliser l'ensemble des motifs. Ainsi, même en prévoyant plusieurs faisceaux d'électrons en parallèle, une lithographie par faisceau d'électrons nécessite toujours une durée de réalisation des motifs très supérieure à celle d'une lithographie par rayonnement électromagnétique. Selon un mode de mise en oeuvre, il est proposé un procédé de lithographie d'une plaquette semiconductrice permettant d'augmenter la résolution des motifs par rapport à une photo-lithographie. Selon un mode de mise en oeuvre, il est proposé un procédé de lithographie d'une plaquette semiconductrice permettant de diminuer la durée de lithographie par rapport à une lithographie par faisceau d'électrons. A cet effet, selon un aspect, il est proposé un procédé de lithographie d'une plaquette semiconductrice comprenant : - une étape de dépôt d'une résine sur la surface supérieure de la plaquette semiconductrice, - une étape d'exposition de la résine à un rayonnement électromagnétique pour définir des premières régions exposées, et - une étape d'exposition de la résine à un faisceau d'électrons pour définir des deuxièmes régions exposées. Ainsi, selon le procédé, il est possible de combiner la lithographie par rayonnement électromagnétique et la lithographie par faisceau d'électrons de manière à bénéficier des avantages des deux procédés de lithographie, tout en limitant les inconvénients de chacun. Plus particulièrement, la lithographie par rayonnement électromagnétique est utilisée pour les motifs classiques dont les dimensions présentent des tolérances relativement élevées, tandis que les motifs sensibles, dont les dimensions présentent des tolérances faibles, sont réalisés par faisceau d'électrons. On diminue ainsi le nombre de motifs à réaliser par faisceau d'électrons, et donc la durée du procédé de lithographie. Les premières régions exposées peuvent présenter une largeur minimale supérieure ou égale à 50nm, par exemple supérieure ou égale à 80nm. Les deuxièmes régions exposées peuvent présenter une largeur minimale inférieure ou égale à 50nm. Les deuxièmes régions exposées peuvent présenter une largeur minimale comprise entre 1nm et 40nm. La technologie utilisée dans le procédé de lithographie est ainsi choisie en fonction des dimensions des motifs et des espaces à réaliser. Avantageusement, l'exposition de la résine au faisceau d'électrons est réalisée après l'exposition de la résine au rayonnement électromagnétique. Avantageusement, le rayonnement électromagnétique comprend un rayonnement ultra-violet ou un rayonnement X. La résine peut comprendre une résine photosensible. Après les étapes d'exposition, le procédé peut comprendre une étape de retrait sélectif des premières et deuxièmes régions exposées ou des régions non-exposées de la résine. Après l'étape de retrait sélectif, le procédé peut comprendre une étape de gravure et/ou d'implantation et/ou de dépôt sur la surface de la plaquette non-recouvertes par la résine. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre, nullement limitatif, et de la figure annexée sur laquelle est représenté un diagramme des différentes étapes du procédé de lithographie. La figure annexée représente un diagramme sur lequel sont mentionnées les différentes étapes d'une mise en oeuvre du procédé de lithographie 1. Le procédé de lithographie 1 commence ainsi par une étape 2 de dépôt d'une résine sur la surface supérieure de la plaquette semiconductrice. La résine est choisie de manière à pouvoir être sensibilisée par un rayonnement électromagnétique, et par un faisceau d'électrons. Dans une deuxième étape 3, on expose la résine déposée précédemment à un rayonnement électromagnétique. De préférence, le rayonnement électromagnétique est un rayonnement ultraviolet qui présente une longueur d'onde petite permettant d'obtenir une résolution voulue. On obtient ainsi des premières régions exposées de la résine. Selon une variante, l'étape 2 peut comprendre une double exposition de la résine à un rayonnement électromagnétique. En particulier, l'étape d'exposition de la résine à un rayonnement électromagnétique pour définir des premières régions exposées peut comprendre deux expositions successives à un rayonnement électromagnétique. La double exposition permet en effet d'augmenter la densité d'intégration en diminuant la densité des motifs à réaliser en une étape d'exposition. Puis on expose, pendant l'étape 4, la résine à un faisceau d'électrons de manière à obtenir des deuxièmes régions exposées de la résine. Le faisceau d'électrons balaye la surface de la résine et y forme des motifs supplémentaires, présentant par exemple une largeur inférieure ou égale à 80nm, préférentiellement inférieure ou égale à 50, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 10nm. Selon une variante de l'étape 4, la résine peut être exposée à plusieurs faisceaux d'électrons, de manière à diminuer le temps de réalisation des deuxièmes régions exposées de la résine. Alternativement, l'étape 4 d'exposition de la résine à un faisceau d'électrons peut être réalisée avant l'étape 3 d'exposition de la résine à un rayonnement électromagnétique. Dans une étape 5, les premières et deuxièmes régions exposées de la résine sont alors retirées, de manière sélective par rapport aux régions non-exposées (étape de révélation) ou les régions non-exposées sont retirées, de manière sélective par rapport aux régions exposées. On obtient alors une plaquette semiconductrice comprenant sur sa surface une couche de résine présentant des motifs correspondant aux zones à travailler, par exemple par gravure, par implantation ou par dépôt. Enfin, dans une étape 6, le procédé comprend une étape de gravure et/ou d'implantation et/ou de dépôt sur la surface de la plaquette semiconductrice non-recouverte par la résine, c'est-à-dire la surface de la plaquette semiconductrice correspondant aux motifs retirés lors de l'étape 5 de révélation. Ainsi, grâce au procédé selon l'invention, il est possible de réaliser une lithographie d'une plaquette semiconductrice en utilisant les moyens de photo-lithographie actuels et en utilisant le faisceau d'électrons. On obtient ainsi un procédé de lithographie permettant d'obtenir une résolution élevée, tout en gardant une vitesse de réalisation et un coût de mise en oeuvre faibles. Un tel procédé de lithographie est particulièrement adapté pour les technologies avancées d'intégration à très grande échelle (en anglais : advanced vert' large scale integration (VLSI) technology). Par ailleurs, le procédé est particulièrement adapté pour une réalisation industrielle de systèmes sur puce (en anglais : system on a chip (SoC)) pour lesquelles les temps de fabrication courts sont souhaités. REVENDICATIONS1. Procédé de lithographie (1) d'une plaquette semiconductrice comprenant : - une étape (2) de dépôt d'une résine sur la surface supérieure de la plaquette semiconductrice, - une étape (3) d'exposition de la résine à un rayonnement électromagnétique pour définir des premières régions exposées, et - une étape (4) d'exposition de la résine à un faisceau d'électrons pour définir des deuxièmes régions exposées. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel les premières régions exposées présentent une largeur minimale supérieure ou égale à 50nm, par exemple supérieure ou égale à 80nm. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel les deuxièmes régions exposées présentent une largeur minimale inférieure ou égale à 50nm. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'exposition de la résine au faisceau d'électrons est réalisée après l'exposition de la résine au rayonnement électromagnétique. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le rayonnement électromagnétique comprend un rayonnement ultra-violet ou un rayonnement X. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel les deuxièmes régions exposées présentent une largeur minimale comprise entre 1nm et 50nm. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la résine comprend une résine photosensible. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant également, après les étapes d'exposition, une étape (5) de retrait sélectif des premières et deuxièmes régions exposées ou des régions non-exposées. 9. Procédé selon la revendication précédente comprenant également, après l'étape de retrait sélectif, une étape (6) de gravureet/ou d'implantation et/ou de dépôt sur la surface de la plaquette non-recouvertes par la résine.