FR2470402A1 - Structure composite de matiere de reserve et procede de mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE PHOTOGRAVURE. ON REALISE DES OPERATIONS DE PHOTOGRAVURE DANS UN SUBSTRAT 7 AU MOYEN D'UNE STRUCTURE COMPOSITE DE MATIERE DE RESERVE QUI COMPREND UNE COUCHE INFERIEURE 5 ET UNE COUCHE SUPERIEURE 8. ON CHOISIT LA SENSIBILITE ET L'EPAISSEUR DE LA COUCHE SUPERIEURE DE FACON QU'APRES EXPOSITION ET DEVELOPPEMENT, ON OBTIENNE A LA SURFACE DE LA COUCHE SUPERIEURE DES OUVERTURES AYANT UNE RESOLUTION DE 500NM OU MOINS, L'EPAISSEUR DE LA COUCHE INFERIEURE ETANT SUFFISANTE POUR NE PAS DEGRADER CETTE RESOLUTION. APPLICATION A LA FABRICATION DES CIRCUITS INTEGRES.

Description

La présente invention concerne la fabrication de dispositifs et, plus

particulièrement, la fabrication de dispositifs nécessitant

l'obtention de détails à haute résolution.

La fabrication de dispositifs tels que les dispositifs à semi-

conducteurs et les dispositifs à bulles magnétiques utilise dans une large mesure des traitements lithographiques. Dans ces traitements lithographiques, on irradie une matière de réserve avec de l'énergie d'exposition, comme par exemple un rayonnement X, des électrons ou de la lumière, selon un motif désiré. Cette exposition produit une

réaction chimique dans la zone irradiée de la matière de réserve.

La réaction chimique permet le développement, c'est-à-dire le tracé du motif,en modifiant la solubilité de la zone exposée par rapport à la zone non exposée, permettant ainsi l'enlèvement de la zone exposée pour une matière de réserve positive ou de la zone non exposée pour une matière de réserve négative. On a mis au point de nombreuses matières de réserve. Par exemple, on a utilisé en tant que matière de réserve lepolyméthacrylate de méthyle (ou en abrégé PNMA) et cette matière a donné une résolution relativement bonne, c'est-à-dire une résolution mesurée par une largeur de ligne dans la plage 10 000 X à I 000 X (1 000 à 100 nanomètres) sur des substrats épais (épaisseur supérieure à 10 pm). Bien que le PMMA ait une résolution relativement élevée, sa sensibilité est assez faible pour des applications qui

demandent une cadence de fabrication élevée.

On a modifié le PMKA de diverses manières pour obtenir une

modification correspondante de propriétés telles que la sensibilité.

On a par exemple copolymérisé le monomère de base du PMMA, c'est-à-

dire leméthicrylate de méthyle, avec l'acide méthacrylique. Bien que ce copolymère ne présente pas l'excellente résolution du PMMA, il offre néanmoins une sensibilité accrue et il a donc été proposé de l'employer pour des applications telles que le tracé des lignes de connexion pour les circuits intégrés complexes, dans lesquelles une résolution très élevée n'est pas essentielle et dans lesquelles une

sensibilité relativement élevée est plus souhaitable.

On a également exploité la sensibilité faible du PMMA dans des configurations de matière de réserve conçues de façon à obtenir une résolution élevée. On a par exemple envisagé l'utilisation d'une composition de réserve à deux niveaux comprenant un niveau supérieur formé par le copolymère de l'acide méthacrylique et du méthacrylate de méthyle et par un niveau inférieur de PMMA. (Voir l'article de Grobman et col., Proceedingsof IEEE 1978 IEDM, page 58.) Lorsqu'on irradie cette composition de réserve avec une dose suffisante pour exposer la couche de polymère supérieure, on ne produit que peu de changement chimique dans la couche de PMMA inférieure. (Ceci résulte de la sen- sibilité inférieure du PIIMA). On développe la couche supérieure et après cette opération de développement, on introduit un solvant pour

dissoudre le PMMA découvert.

Du fait que l'amélioration progressive de la résolution per-

met à la fois l'intégration à très grande échelle et la fabrication de

dispositifs discrets qui nécessitent des détails très fins, la recher-

che a été très active aussi bien en ce qui concerne les techniques à deux niveaux destinées à améliorer la résolution qu'en ce qui concerne l'étude de compositions de réserve permettant à elles seules d'obtenir une résolution accrue. De façon générale, on peut obtenir à l'heure actuelle des résolutions dans la plage de 2500 à 20 000 R (250 à 2 000 nanomètres) pour les techniques à deux niveaux et comprises dans la

plage de 1000 X à 30 000 1 (100 à 3 000 manomètres) pour des composi-

tions de réserve uniques, sur des substrats d'épaisseur supérieure à

10 pum.

Conformément à l'invention, on peut obtenir une excellente résolution, c'est-à-dire une résolution atteignant 400 t (40 nm),en utilisant une composition de réserve à deux niveaux soigneusement choisie, c'est-à-dire une composition qui comprend une matière de réserve positive inférieure qui est placée entre un substrat et une matière de réserve positive supérieure et qui est en contact intime avec le substrat comme avec la matière de réserve supérieure. On choisit l'épaisseur de la matière de réserve inférieure de façon à réduire le nombre d'électrons rétrodiffusés qui atteignent une zone

donnée à la surface inférieure de la matière de réserve supérieure.

En outre, la matière de réserve supérieure doit être plus mince que la matière de réserve inférieure, et la sensibilité de la matière de réserve inférieure doit être suffisamment élevée pour compenser

cette différence d'épaisseur.

Un exemple de compositions de réserve entrant dans le cadre de l'invention consiste en une composition à deux niveaux qui comprend un niveau supérieur de PMMA et un niveau inférieur consistant en un copolymère de méthacrylate de méthyle et d'acide méthacrylique (ou,en abrégé P(MMA/MAA)). Cette composition, considérée à titre d'exemple, permet d'obtenir des lignes dont la largeur ne dépasse pas 400 t

(40 nanomètres).

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des-

cription qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: Les figures I et 2 illustrent un aspect de l'invention; et les figures 3 et 4 montrent des exemples de motifs utilisés

dans la mise en oeuvre de l'invention.

L'utilisation du système à deux couches de l'invention per-

met d'obtenir des résolutions plus élevées que celles auxquelles on peut parvenir avec une seule couche de l'une ou de l'autre des matières de réserve qui composent le système. L'explication envisagée

pour ce phénomène est la suivante: lorsque le rayonnement d'exposi-

tion, par exemple des électrons frappe le substrat sur lequel la

matière de réserve est déposée, des électrons secondaires sont pro-

duits. Les électrons primaires et secondaires qui sont rétrodiffusés tombent sur la matière de réserve adjacente et donnent lieu à une réaction chimique. Du fait que cette rétrodiffusion d'électrons se produit dans un angle solide de 21t stéradians, la zone exposée de la matière de réserve inférieure est plus grande que la zone qui reçoit directement le rayonnement incident. Du fait de l'utilisation

d'une structure à deux couches, les électrons rétrodiffusés attei-

gnent en premier la matière de réserve inférieure. Si cette matière de réserve est relativement épaisse, ces électrons sont suffisamment diffusés pour ne pas produire de changement chimique d'importance notable dans la matière de réserve supérieure. En effet, plus la matière de réserve inférieure est épaisse, moins il y a d'électrons rétrodiffusés qui atteignent une aire limitée de la matière de réserve supérieure, à la frontière entre les matières de réserve supérieure et inférieure. La dégradation de la résolution est d'autant

plus faible que cette exposition due à la rétrodiffusion est faible.

Ainsi, la matière de réserve inférieure doit être suffisamment épaisse

pour ne pas interdire l'obtention de la résolution désirée.

On peut déterminer dans quelle mesure la résolution dépend de l'épaisseur de la matière de réserve inférieure en utilisant un échantillon contrôlé pour observer la résolution à laquelle on parvient pour une composition et une épaisseur données de la matière de réserve inférieure. Dans un mode de réalisation préféré, on choisit

une épaisseur suffisamment élevée pour que les électrons rétro-

diffusés ne limitent pas la résolution obtenue, c'est-à-dire que la résolution n'est pas améliorée par des épaisseurs accrues de la matière de réserve inférieure. Le nombre d'électrons rétrodiffusés dépend de la composition du substrat et de l'énergie du rayonnement d'exposition. De façon générale, pour des matières de substrat telles que le silicium, et des énergies caractéristiques de faisceau d'électrons dans la plage de 25 keV à 30 k.eV, la matière de réserve

inférieure doit avoir une épaisseur d'au moins 1 000 X (100 nano-

mètres), et de préférence supérieure à 2 000 X (200 nanomètres) pour

satisfaire cette condition.

Si la condition d'épaisseur indiquée ci-dessus est satisfai-

te, l'épaisseur et la composition de la matière de réserve supérieure, ainsi que les paramètres de traitement, déterminent la résolution qu'on peut obtenir. De façon générale, la résolution est d'autant moins bonne que la matière de réserve est plus épaisse. L'exposition d'une matière de réserve à un rayonnement augmente la vitesse de dissolution de la matière de réserve exposée dans un développateur

approprié. Lorsque la dose d'exposition augmente, la vitesse de dis-

solution augmente jusqu'à un point de saturation. Le taux de varia-

tion de la vitesse de dissolution en fonction de l'exposition dépend de la composition de la matière. Lorsqu'on traite la matière de réserve avec un développateur, la dissolution commence à la surface supérieure de la matière de réserve supérieure.Le développement se poursuit dans toutes les directions et la dissolution progresse dans une direction donnée à une vitesse qui dépend du degré de changement chimique qui a été produit dans cette direction: la vitesse est d'autant plus élevée que le changement chimique est important. La vitesse de développement a donc la valeur la plus élevée dans la direction du rayonnement d'exposition, mais elle est également importante dans d'autres directions du fait de l'exposition par les électrons diffusés. Le temps de développement nécessaire pour produire le motif désiré sur toute l'épaisseur de la matière de réserve est d'autant plus long que la matière est épaisse ou que le changement

de la vitesse de dissolution est faible. Lorsque le temps de dévelop-

pement augmente, l'importance de la dissolution dans les zones adja-

centes à ce motif augmente également, et la résolution diminue donc.

L'invention vise avantageusement à obtenir une résolution de 5 000 X (500 nanomètres) ou une résolution encore meilleure.Pour atteindre une telle résolution, on doit choisir la matière de réserve supérieure et l'épaisseur de cette matière de façon que l'ouverture dans la surface supérieure de la matière de réserve qui est produite par l'exposition et le développement ultérieur mesure 5 000 t (500 nanomètres) ou moins dans les régions du motif qui nécessitent ce tracé fin. On y parvient de façon caractéristique en utilisant des épaisseurs de matière de réserve supérieure de moins de I 1um pour des matières telles que le PMMA. On peut mesurer la largeur de l'ouverture à la surface supérieure et la résolution résultante par examen au microscope électronique. Pour une matière choisie donnée, l'épaisseur nécessaire pour une résolution désirée

est donc déterminée en utilisant cette technique de mesure en asso-

ciation avec un échantillon contrôlé.

La matière qu'on utilise pour la couche inférieure dépend du choix de la matière de la couche supérieure. Comme on l'a indiqué précédemment, on choisit la couche supérieure de façon à obtenir une résolution donnée. On expose la matière de réserve supérieure de façon qu'au moment du développement, la zone exposée soit enlevée sur toute son épaisseur en une durée qui convient pour éviter une dégradation de la résolution. La matière de réserve inférieure est nécessairement exposée à une dose de rayonnement incident qui est pratiquement la meme que celle qu'on utilise pour l'exposition de la matière de réserve supérieure. (Le nombre d'électrons ou d'autres éléments énergétiques d'exposition atteignant la matière de réserve supérieure et n'atteignant pas la matière de réserve inférieure est

négligeable en comparaison du rayonnement incident total).

Pour la dose utilisée, la matière de réserve inférieure doit également subir une réaction suffisante produite par le rayonnement incident et par les électrons qui sont rétrodiffusés à partir du substrat, de façon qu'au moment du développement toute son épaisseur située dans la zone exposée soit enlevée sans dégrader notablement la résolution qu'il est possible d'obtenir. Pour respecter ce critère, on doit tenir compte de l'épaisseur et de la sensibilité de la matière. De façon générale, pour respecter l'exigence de limitation du nombre d'électrons rétrodiffusés atteignant chaque aire unité

de la matière de réserve supérieure, et pour maintenir une résolu-

tion meilleure que 5 000 X (500 nanomètres), il est nécessaire d'em-

ployer des rapports entre l'épaisseur de la matière de réserve infé-

rieure et celle de la matière de réserve supérieure compris dans la

plage allant de 50: 1 à I: 1.

Du fait que le développateur n'atteint pas la matière de réserve inférieure tant qu'il n'a pas dissous la matière de réserve supérieure sur toute son épaisseur, la sensibilité de la matière de réserve inférieure doit être supérieure à celle de la matière de réserve supérieure pour éviter une dégradation de la résolution. La

couche supérieure continue à être développée pendant le temps néces-

saire à un développement correct de la couche inférieure. Bien que les zones qui reçoivent le rayonnement le plus élevé (c'est-à-dire les zones qui correspondent au motif désiré) soient déjà enlevées, la dissolution se poursuit dans des zones recevant un rayonnement moindre (c'est-à-dire les zones adjacentes au motif). Si ce temps de développement supplémentaire est excessif, la dégradation de la résolution est également importante. Le critère fondamental consiste en ce que la sensibilité de la matière de réserve inférieure doit être suffisante pour que la durée de développement pour la matière

de.réserve inférieure n'empêche pas d'obtenir la résolution désirée.

La sensibilité de la matière de réserve inférieure doit donc toujours être notablement supérieure à la sensibilité de la matière de réserve supérieure. On parvient de façon générale à cet objectif en utilisant une matière de réserve inférieure qui ne nécessite pas plus de la

moitié, et de préférence pas plus du quart, du temps de développe-

ment (pour une exposition incidente donnée et un développateur

donné) qui est nécessaire pour la couche supérieure.

Dans un mode de réalisation préféré, on utilise des fais-

ceaux d'électrons ayant une énergie d'électrons moyenne dans la plage de 25 keV à 30 keV et une densité de courant dans la couche supérieure de la composition de réserve dans la plage de 10 A/cm2

à 0,3 A/cm. (L'exposition par rayons X est également possible).

L'utilisation d'électrons d'énergie encore supérieure n'est cepen-

dant pas interdite. Il n'est pas non plus interdit d'utiliser des densités de courant supérieures si on peut maintenir la cohérence du faisceau. L'aire de section droite du faisceau à la surface supérieure de la matière de réserve supérieure doit être maintenue

de façon à être inférieure au détail le plus fin qui doit être tracé.

Des doses excessives o insuffisantes conduisent à une dégradation de la résolution. On utilise habituellement des doses comprises dans la plage allant de 200 à 400 P C/cm. On peut obtenir des faisceaux d'électrons convenant à l'utilisation dans le cadre de l'invention en utilisant par exemple l'équipement classique de microscopie électronique à balayage. Il convient de noter que la structure obtenue par exposition de la composition de réserve de l'invention est celle qui est représentée sur la figure 1. Du fait de sa sensibilité plus élevée, la matière de réserve inférieure, 5, présente après exposition et développement une région 4 qui manifeste une surgravure latérale.Si les détails du motifs sont très rapprochés, il est possible que les deux régions de surgravure latérale formées dans la matière de réserve inférieure se recoupent, comme le montre la coupe de la

figure 2, et la zone exposée peut s'effondrer au moment du déve-

loppement. (Les lignes en pointillés désignées par la référence 6

montrent la zone dans laquelle les deux régions de surgravure laté-

rale se recoupent. Si les lignes du motif sont trop longues pour un degré de recoupement donné, la région non supportée de la matière

de réserve s'effondre.) De façon générale, pour éviter tout recoupe-

ment, l'épaisseur de la matière de réserve inférieure doit être inférieure au double de l'écartement entre les détails du motif désiré. Une surgravure latérale, laissant une partie suspendue de longueur limitée de la matière de réserve supérieure, peut exister

sans entraîner un effondrement. De façon générale,-pour éviter l'ef-

fondrement, les portées non supportées doivent avoir une longueur inférieure à 5 fois la largeur. Si on ne peut pas y parvenir, à cause des autres critères envisagés précédemment, il faut augmenter l'écartement du motif. Comme on l'a indiqué, la matière de réserve inférieure doit avoir une sensibilité suffisante pour ne pas limiter la résolution. Si cette sensibilité empêche de tracer un motif avec une distance désirée entre les lignes du motif, on doit augmenter l'écartement. L'invention permet, de façon caractéristique, d'obtenir des motifs ayant des dimensions qui correspondent par exemple à une longueur de 1500 R (150 nanomètres) avec un écartement de 500 X (50 manomètres), ou à une longueur de 5 000 À (500 nanomètres) avec

un écartement de 1 400 X (140 manomètres).

Du fait que l'utilisation des compositions de réserve de l'invention donne lieu à une surgravure latérale, les techniques d'évaporation oblique (voir l'article de Dolan, Applied Physics Letters, 31, 337 (1977" sont compatiblEsavec l'utilisation des compositions de réserve de l'invention. L'utilisation des compositions de réserve de l'invention permet par exemple d'obtenir des dispositifs fabriqués par évaporation oblique tels que ceux qui sont décrits dans l'article

de E.L. Hu et col., IEEE Transactions on Magnetics, MAG 15, 585 (1979)).

En outre, les techniques d'évaporation classiques utilisant un flux

de produit évaporé normal au substrat sont compatibles avec les compo-

sitions de réserve de l'invention.

On emploie les techniques classiques pour former la matière à deux couches. On dépose tout d'abord sur le substrat désiré la couche

inférieure 5 représentée sur la figure 1, au moyen de techniques clas-

siques comme la centrifugation. (Voir l'ouvrage Handbook of Thin Film Technology, par L.I. Maissel et R. Glang, McGraw Hill, 1970, page 7-31.) Dans un mode de réalisation préféré, on dépose ensuite la matière de réserve supérieure, 8, sur la matière de réserve inférieure, au moyen de techniques classiques comme la centrifugation. Il est souhaitable que le solvant qu'on utilise pour centrifuger la matière de réserve supérieure sur la matière de réserve inférieure ne dissolve pas la matière de réserve inférieure. Par exemple, lorsqu'on utilise du PMMA pour la matière de réserve supérieure et du P(MMA/MAA) pour la matière de réserve inférieure, on utilise respectivement comme solvants du

chlorobenzène et de l'acide acétique entqoepoiteum deceribifiiga-

tion pour les couches de matière de réserve supérieure et inférieure.

L'épaisseur d'une couche centrifugée est déterminée par la concentra-

tion de la solution de centrifugation et par la vitesse de rotation

au cours de la centrifugation. La concentration nécessaire d'une solu-

tion donnée et la vitesse de rotation choisie pour obtenir une épais-

seur donnée varient en fonction des matières utilisées et on les détermine facilement dans chaque cas en employant un échantillon contrôlé.

L'exemple suivant illustre les matières de réserve de l'inven-

tion et une façon de les utiliser Exemple On nettoie un substrat de silicium mesurant 2,54 cm x 1,27 cm

x 0,0508 cm, ayant une face polie avec un état de surface local meil-

leur que 100 X (10 nanomètres), en l'immergeant dans une solution

eau chaude/détergent. On soumet la solution à une agitation par ultra-

sons pendant environ 30 minutes. On retire ensuite le substrat de la solution de détergent et on le rince successivement dans de l'eau chaude puis dans de l'eau désionisée. On frotte ensuite le substrat avec un tampon de mousse ne peluchant pas, dans de l'eau désionisée. Pour enlever l'eau, on traite le substrat dans un dégraisseur à vapeur en utilisant de la vapeur d'alcool isopropylique. On sèche ensuite le

substrat par soufflage en utilisant de l'azote sec.

On immerge le substrat de silicium dans un agent favorisant de 1'

l'adhérence, qui est essentiellemefiW/1iexaméthyldisilazane, cette immer-

sion se prolongeant pendant 3 minutes à 700C. On rince le substrat traité dans du xylène et on le sèche à nouveau par soufflage avec de

l'azote sec. On étuve le substrat dans une atmosphère d'air à 700C.

On centrifuge sur la surface polie du substrat, à 6 000 t/mn pendant 30 secondes, une matière de réserve Shipley AZ 1350J (il s'agit d'un produit, propriété de la firme SHIPLEY CORPORATION, qui consiste en une composition de polymère à base de résine crésol-formaldéhyde). On utilise un bécher pour couvrir l'appareil de centrifugation pendant cette procédure, afin d'éviter que la matière de réserve sèche trop rapidement. On soumet ensuite la matière de réserve à une cuisson à

700C pendant 30 minutes.

On expose la matière de réserve à la lumière provenant d'une lampe à arc au mercure et formant le motif de grille de conducteurs qui est représenté sur la figure 3. (L'ouverture intérieure qui est représentée est un carré de 45 pm de côté). On utilise un masque optique classique pour produire ce motif. On trempe la matière de réserve exposée dans du chlorobenzène, pendant 5 minutes, et on la sèche par soufflage. On développe ensuite la matière de réserve dans une solution de développateur AZ dans de l'eau, en parties égales,

jusqu'à ce que le motif apparaisse complètement développé. (Le déve-

loppateur AZ est un produit qui est la propriété de la firme SHIPLEY CORPORATION et qui consiste fondamentalement en une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium contenant un agent mouillant). On place le substrat avec son motif de matière de réserve développée dans le

porte-substrat d'un appareil classique d'évaporation à nacelle chauf-

fée par résistance et on fait évaporer sur le substrat 1 000 t (100 nanomètres) de Au. On retire le substrat de l'appareil d'évaporation et on le trempe dans de l'acétone jusqu'à ce que la pellicule de matière de réserve se décolle. (Le motif de grille de conducteursqui est ainsi formé sur le silicium est employé en tant que grille de référence pour l'utilisation ultérieure des matières de réserve de l'invention). On prépare une solution de 2,4 g d'un copolymère de méthacrylate de méthyle et d'acide méthacrylique dans 20 ml d'acide acétique. Le

polymère qui est utilisé pour produire cette solution contient approxi-

mativement 8,5 % en poids d'acide méthacrylique et il a une viscosité

relative de 9,5 lorsqu'il est dissous dans une solution d'éther mono-

éthylénique de l'éthylène glycol, à 10 % en poids. On centrifuge cette solution sur la surface du substrat de silicium qui comporte la grille de conducteurs. On utilise une vitesse de centrifugation de 8. 000 t/mn. Comme précédemment, on emploie un bécher pour éviter que la matière de réserve sèche trop rapidement. La couche résultante de matière de réserve inférieure a une épaisseur approximative de 4 000 t (400 manomètres). On soumet l'échantillon à une cuisson à 1600C pendant 30 minutes dans une atmosphère d'air. On prépare une solution

en parties égales de chlorobenzène et de matière de réserve pour fais-

ceau d'électrons de la firme KTI CORPORATION. La matière de réserve KTI est une solution à 6 % en poids de polyméthacrylate de méthyle (poids moléculaire moyen de 950 000). On centrifuge cette solution sur la couche de matière de réserve inférieure avec une vitesse de

centrifugation d'environ 8 000 t/mn. Cette procédure donne une épais-

seur d'environ 1200 i (120 nanomètres) pour la couche de matière de réserve supérieure. On soumet ensuite l'échantillon à une cuisson dans

l'air à une température de 160'C pendant 30 minutes.

Pour pouvoir focaliser plus facilement le faisceau d'électrons d'exposition, on forme une arête vive en faisant avec une pointe une petite rayure qui traverse toute la matière de réserve et atteint la pellic n monte Eechantillon sur un porte-substrat d'un

microscope électronique à balayage en utilisant une pâte à l'argent.

On monte ensuite le porte-substrat dans le microscope électronique à balayage. On focalise le faisceau d'électrons en utilisant le

détecteur du microscope électronique à balayage et en réglant le fais-

ceau de façon que la rayure faite précédemment soit définie avec net-

teté. On règle le faisceau d'électrons de façon qu'il ait une tension d'accélération de 30 kV, un courant d'environ 11,3 pA et une distance de travail, c'est-à-dire la distance entre la lentille de focalisation et le substrat, de 15 mm. L'utilisation de ces paramètres donne un courant de 10 pA dans le substrat. On règle le faisceau de façon à exposer une zone carrée de Il Mm de côté. On fixe sur un tube catho- dique, à l'aide d'un ruban adhésif, une diapositive portant le motif qui est représenté sur la figure 4. La diapositive mesure environ 7,62 cm de coté. On place une cellule photoélectrique et le tube

cathodique dans une boîte dans laquelle la lumière ne peut pas péné-

trer, et la cellule photoélectrique a une aire active d'environ 1 cm et se trouve à environ 15,24 cm du tube cathodique. Le balayage du faisceau d'électrons du tube cathodique est synchronisé sur le balayage du faisceau d'électrons du microscope électronique à balayage. Pour aligner le motif dans la position désirée, on utilise un

oscillateur à 10 kHz pour commander le faisceau d'électrons du micro-

scope électronique à balayage. (On utilise cet oscillateur pour décou-

per le faisceau d'électrons de façon qu'il atteigne le substrat pen-

dant 5 % du temps.) Le balayage du faisceau est effectué avec une fréquencedelkHz dans la direction x et une fréquence de 10 Hz dans la direction y. Le faisceau d'électrons du microscope électronique à balayage est complètement bloqué lorsque la lumière provenant du tube cathodique est masquée par le motif présent sur la diapositive, ce qui est détecté par la cellule photoélectrique. Le motif présent sur

la diapositive apparaît ainsi en superposition sur l'image du sub-

strat que produit le microscope électronique à balayage. On position-

ne le substrat en utilisant les réglages de translation du porte-

substrat afin que le motif apparaisse entièrement à l'intérieur des limites de l'ouverture de la grille de conducteurs. (Il faut noter que cette procédure d'alignement doit être accomplie relativement rapidementpour que la matière de réserve ne soit pas notablement exposée. L'exposition est négligeable si la durée d'alignement est limitée à 1 minute dans les conditions décrites.)

On règle ensuite la fréquence de balayage x à 5 Hz et la fré-

quence de balayage y à 0,077 Hz. On déconnecte l'oscillateur du cir-

cuit de façon que le faisceau d'électrons ne soit pas découpé. On règle le circuit photodétecteur de façon que lorsque de la lumière est détectée, le faisceau d'électrons soit bloqué pour que les électrons ne puissent pas atteindre le substrat. La direction du balayage est perpendiculaire aux lignes opaques.(L'axe x est orienté de la manière qui est indiquée sur la figure 4). L'écartement entre lignes est déterminé par les fréquences de balayage x et y utilisées et par le champ d'écriture. Le motif présent sur le tube cathodique est balayé une fois,avec exposition simultanée de la matière de réserve. On retire du microscope électronique à balayage la matière de réserve exposée et on la développe pendant 5 secondes dans une

solution dans les proportions 1:2 d'éther monoéthylénique de l'éthy-

lène glycol dans de l'alcool méthylique. On rince ensuite l'échan-

tillon dans de l'eau désionisée et on le sèche par soufflage en uti-

lisant de l'azote séché.

On place ensuite le substrat dans un appareil d'évaporation

classique et on effectue une dépôt de Au sur le substrat, par évapora-

tion sous incidence normale. On prolonge l'évaporation jusqu'à ce qu'on obtienne une couche de Au ayant une épaisseur de 300 R (30 nanomètres). On retire l'échantillon de l'appareil d'évaporation et on le trempe dans de l'acétone bouillante pour enlever la matière de réserve. Le motif de Au résultant présente des lignes de 5 000 t (500 nanomètres) de longueur et de 350 A (35 nanomètres) de largeur,

avec un écartement bord à bord de 1350 X (135 nanomètres).

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés, sans

sortir du cadre de l'invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Structure composite de matière de réserve sur un substrat, particulièrement utile pour la fabrication de dispositifs nécessitant

des détails à résolution élevée, cette structure comprenant succes-

sivement, à partir d'un substrat, une couche inférieure de matière de réserve positive, et une couche supérieure de matière de réserve posi-

tive, la sensibilité de la matière de la couche inférieure étant supé-

rieure à la sensibilité de la matière de réserve de la couche supé-

rieure et l'épaisseur de la couche inférieure étant supérieure à l'épaisseur de la couche supérieure, caractérisgeen ce que la sensibilité de la matière de réserve de la couche supérieure et l'épaisseur de la couche supérieure sont telles qu'après exposition de la structure composite à une dose d'énergie et enlèvement des parties exposées, il est possible de produire à la surface de la couche supérieure des ouvertures ayant une résolution de 5 000 X (500 nanomètres) ou moins, et en ce que l'épaisseur de la couche

inférieure est suffisante pour réduire, au moins, les effets défa-

vorables de cette exposition sur ladite résolution.

2. Structure composite de matière de réserve selon la revendi-

cation 1, caractérisée en ce que le rapport entre l'épaisseur de la couche inférieure et l'épaisseur de la couche supérieure est compris

dans la plage allant de 50: I à I: 1.

3. Structure composite de matière de réserve selon la reven-

dication 1, caractérisée en ce que la matière de réserve de la couche

supérieure est du polyméthacrylate de méthyle.

4. Structure composite de matière de réserve selon l'une

quelconque des revendications I à 3, caractérisée en ce que la

matière de réserve de la couche inférieure est un copolymère d'acide

méthacrylique et de méthacrylate de méthyle.

5. Structure composite de matière de réserve selon l'une

quelconque des revendications I à 4, caractérisée en ce que l'épais-

seur de la couche inférieure est supérieure à I 000 R (100 nano-

mètres). 6. Structure composite de matière de réserve selon l'une

quelconque des revendications I à 5, caractérisée en ce que l'épais-

seur de la couche inférieure est supérieure à 2 000 A (200 nano-

mètres). 7. Procédé pour tracer un motif dans une structure composite

de matière de réserve comprenant successivement, à partir d'un sub-

strat, une couche inférieure d'une matière de réserve positive et une couche supérieure d'une matière de réserve positive, ce procédé comprenant des opérations consistant à choisir une sensibilité plus élevée pour la matière de réserve de la couche inférieure que pour la matière de réserve de la couche supérieure et à choisir une épaisseur plus élevée pour la couche inférieure que pour la couche supérieure, à projeter une dose d'énergie d'exposition sur des régions de la structure composite de matière de réserve et à enlever les régions exposées des couches supérieure et inférieure, caractérisé en ce qu'

on choisit la sensibilité de la matière de réserve de la couche supé-

rieure et son épaisseur de façon qu'après ladite exposition et ledit enlèvement, on obtienne dans la couche supérieure des ouvertures ayant une résolution de 5 000.t (500 nanomètres) ou moins, et on

choisit la couche inférieure de façon que son épaisseur soit suf-

fisante pour réduire, au moins, les effets défavorables sur ladite

résolution qui résultent de l'exposition.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on choisit le rapport entre l'épaisseur de la couche inférieure et celle de la couche supérieure de façon qu'il soit compris dans une plage

allant de 50:1 à 1:1.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8,

caractérisé en ce qu'on utilise du polyméthacrylate de méthyle en

tant que matière de réserve de la couche supérieure.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9,

caractérisé en ce qu'on utilise un copolymère de méthacrylate de méthyle et d'acide méthacrylique en tant que matière de réserve de

la couche inférieure.

Il. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à

, caractérisé en ce qu'on dépose la couche inférieure avec une

épaisseur supérieure à 1 000 t (100 nanomètres).

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11,

caractérisé en ce qu'on choisit l'épaisseur de la couche inférieure

de façon qu'elle soit supérieure à 2 000 X (200 manomètres).