FR2536549A1 - Procede pour former un motif dans une matiere sur un substrat - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE MICROLITHOGRAPHIE. POUR FORMER UN ELEMENT 7 D'UN MOTIF DANS UNE COUCHE 3 PORTEE PAR UN SUBSTRAT 1, ON FORME SUR CETTRE COUCHE UNE COUCHE DE MATIERE DE RESERVE 5 ET ON SOUMET CETTE DERNIERE A L'ACTION D'UN RAYONNEMENT POUR TRACER LE CONTOUR 9 DE L'ELEMENT A FORMER. ON EFFECTUE ENSUITE UNE OPERATION DE CARACTERISATION POUR DEFINIR COMPLETEMENT L'ELEMENT, EN UTILISANT LE CONTOUR FORME PRECEDEMMENT POUR ASSURER LA SELECTIVITE DE CETTE OPERATION. APPLICATION A LA FABRICATION DE CIRCUITS INTEGRES.

Description

La présente invention concerne de façon générale la génération

de motifs.

De nombreux aspects de la technologie moderne, comme la fabri-

cation de circuits intégrés, exigent la production ou la reproduction de motifs avec une grande précision On produit les motifs de façon caractéristique en revêtant un substrat avec une matière sensible à un rayonnement, qu'on appelle couramment une matière de réserve S p Ruis an

expose des parties sélectionnées de la matière de réserve à un rayonne-

ment qui rend les parties exposées plus ou moins solubles, lorsquel Jles sont soumises à l'action d'un développateur approprié, que la partie non exposée Après l'enlèvement de la partie plus soluble de la matière de réserve, on peut modifier la matière de substrat qui est maintenant à nu, en procédant par exemple par dopage ou par enlèvement de matière On dit que la matière de réserve est négative ou positive, selon que la

partie exposée devient respectivement moins ou plus soluble que la par-

tie non exposée La matière de réserve peut être exposée directement à la source de rayonnement, ou bien un masque peut être placé entre la

source et la matière de réserve.

Plusieurs techniques ont été développées pour réaliser cette production ou cette reproduction lithographiques de motifs On a par exemple développé la photolithographie et la lithographie par rayons X_ Une troisième technique lithographique, la lithographie par faisceau

d'électrons, a également été développée Cette technique permet de p-ra-

duire des motifs pour des dispositifs à couches minces et des circui Lts intégrés avec une résolution élevée et une précision élevée Il s-'lag&t cependant généralement d'un processus série, c'est-à-dire que les' mottifs sont écrits pas à pas, et l'écriture avec cette technique est pair ature lente et à l'heure actuelle coûteuse Essentiellement à cause de ces limitations, la lithographie par faisceau d'électrons n'est couramment

utilisée que pour l'écriture directe de motifs pour des dispasd Ltifs des-

tinés à la recherche, ou lorsque la nécessité dtune résolutian ou d'une

précision extrêmement élevées exige l'utilisation de cette telzhnique.

Par conséquent, à l'heure actuelle, la principale utilisatten de la lithographie par faisceau d'électrons consiste dans la fabrication de

masques maîtres de précision pour la photolithographie La photolitho-

graphie est la technique la plus couramment utilisée à l'heure actuelle

pour la fabrication de dispositifs, et la technique de traitement coûteu-

se des masques maîtres est justifiée du fait que de tels masques sont utilisés à l'heure actuelle pour fabriquer des centaines, ou peut-être même des milliers, de tranches Les masques maîtres utilisés à l'heure actuelle comportent de façon caractéristique une couche de chrome portant

un motif, sur un substrat de verre.

Les considérations qui suivent permettront de mieux comprendre les limitations mentionnées précédemment en ce qui concerne la vitesse et le coût dans les techniques actuelles de lithographie par faisceau d'électrons Dans le cas de l'écriture d'un élément d'un motif, par exemple un rectangle dans une matière de réserve positive, une technique d'exposition classique consiste à balayer d'une certaine manière la totalité de la surface de l'élément avec le faisceau d'électrons, en faisant en sorte que le faisceau demeure à chaque point ou adresse de

l'élément pendant le temps nécessaire pour exposer la matière de réser-

ve Le temps nécessaire pour écrire un motif est alors déterminé par le temps nécessaire pour positionner le faisceau pour chaque élément et, pour chaque élément, par le temps nécessaire pour exposer l'élément Le temps minimal nécessaire pour écrire un élément, une fois que le faisceau est positionné, est déterminé par la vitesse de balayage et/ou par la dose exigée pour l'exposition de la matière de réserve jusqu'au nveau désiré, pour le courant de faisceau donné La vitesse d'écriture et la dose exigée figurent parmi les considérations principales pour la Z 5 sdlectian de machines et de matières de réserve pour la lithographie par

faisceau d'électrons, au niveau de leur conception et de leur développe-

ment. Sauf si l'élément qui doit être écrit a une taille comparable à la taille d'adresse minimale de la machine d'écriture particulière qui est utilisées l'examen du processus qu'on vient de décrire conduit à observer qu'une grande partie de l'écriture est redondante, du fait que la quantité de matière de réserve qui est exposée est supérieure à ce qui est absolument nécessaire pour définir de façon précise le motif,

c'est-à-dire les positions et les formes des éléments.

Conformément à l'invention, on s'est aperçu que la majeure

partie de l'information concernant le motif serait acheminée correcte-

ment si seul le contour de chaque élément était exposé, du fait que ceci définirait entièrement la position et la forme de l'élément Le caractère positif ou négatif de l'élément, qui est habituellement déterminé par le fait que la matière de réserve située à l'intérieur du contour est conservée ou enlevée, pourrait être déterminé par une étape de traitement ultérieure. L'invention procure donc un procédé pour former un motif dans

une matière sur un substrat, cette matière consistant en une matière sen-

sible au rayonnement, qui comprend des opérations consistant à définir, par exposition à un rayonnement, des parties au moins de la matière qui

forment les contours d'éléments du motif, cette étape de définition pro-

duisant des premières zones exposées au rayonnement ayant des caracté-

ristiques différentes de celles de secondes zones qui ne font pas partie

des contours et qui ne sont pas exposées au rayonnement, et à caractéri-

ser la matière, l'étendue de cette caractérisation étant limitée par les

-premières zones.

Le processus-consistant à exposer uniquement les contours des éléments et à caractériser sélectivement les zones intérieures dans une

étape ultérieure pourrait réduire dans de nombreux cas le temps d'écri-

ture Un tel processus d'écriture pourrait avoir d'autres avantages.

Premièrement, pour certains motifs, la dose de rayonnement appliquée au

substrat sera considérablement réduite, et on pourra obtenir des résul-

tats avantageux Dans la lithographie par faisceau d'électrons, les électrons diffusent à la fois dans la matière de réserve et dans le

substrat, et la diffusion produit un "brouillard" de fond et une varia-

tion spatiale effective de la dose d'exposition optimale Cet effet nui-

sible, qu'on appelle communément l'effet de proximité, devrait être

atténué pour certains types d'éléments, par exemple deux blocs relative-

ment grands et rapprochés, si l'écriture ne portait que sur les con-

tours des blocs En outre, dans certains cas, on pourrait calculer plus aisément des corrections d'exposition, à cause de la nature plus locale du processus d'écriture En outre, dans l'écriture directe sur des

substrats qui sont sujets à détérioration par les électrons, une dimi-

nution de la dose réelle peut rendre le processus d'écriture plus tolé-

rable si seuls les contours des éléments sont exposés Secondement, si le processus de commande de caractérisation était suffisamment souple, on pourrait utiliser la même matière de réserve pour des images positives

et des images négatives, sans changement notable de la durée d'écriture.

Par conséquent, on pourrait utiliser une matière de réserve optimale, sélectionnée sur la base de divers critères, comme la résolution, pour

un motif de caractère positif ou négatif.

On a trouvé l'existence de caractéristiques souhaitables dans un procédé de formation d'un motif dans une matière sur un substrat, comprenant les étapes qui consistent à définir par exposition à un

rayonnement des parties au moins de la matière, ce qui forme des con-

tours des éléments, cette étape de définition produisant des premières zones exposées au rayonnement, ayant des caractéristiques différentes de celles de secondes zones, ne faisant pas partie des contours et n'étant pas exposées au rayonnement, et à caractériser cette matière, l'étendue

de la caractérisation étant limitée par les premières zones.

Conformément à un mode de réalisation de l'invention, l'étape de définition peut comprendre l'exposition d'un substrat revêtu de

matière de réserve positive à un-faisceau d'électrons, puis le développe-

ment de la matière de réserve, et le temps nécessaire pour exposer l'élé-

ment et la dose totale de rayonnement sont réduits, en comparaison de la

lithographie par faisceau d'électrons classique L'exposition au rayon-

nement modifie au moins une caractéristique de la matière dans les zones

exposées, c'est-à-dire que la-matière exposée est sensible au rayonne-

ment L'étape de caractérisation modifie au moins une caractéristique de la matière, par exemple par l'enlèvement-de la matière qui est soit à l'intérieur soit à l'extérieur des zones exposées au rayonnement Dans ce mode de réalisation, l'étape de développement enlève la matière située sur le contour de l'élément, ce qui crée une ouverture dans la matière de réserve, L'opération de caractérisation peut être accomplie avec une réaction chimique auto-entretenue qui est déclenchée dans la matière de réserve à un point situé à l'intérieur ou à l'extérieur de

l'élément et qui est limitée par l'ouverture dans la matière de réserve.

Ainsi, le contour ou la périphérie de l'élément qui est formé dans la matière de réserve a pour fonction non seulement de définir la forme géométrique de l'élément, mais également de constituer une tranchée ou un fossé qui isole l'intérieur de l'élément vis-à-vis de processus de caractérisation qui sont déclenchés à l'extérieur, ou inversement Le contour est un élément annulaire qui ne peut pas etre réduit à une taille arbitrairement petite, c'est-à-dire que le contour est connexe de façon multiple Du fait de l'analogie entre le procédé lithographique de l'invention et l'utilisation de tranchées dans les forgts pour limiter l'extension d'incendies de foret, la technique lithographique décrite est appelée par commodité Lithographie de mode "Incendie de Foret 1

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description

qui va suivre d'un exemple de réalisation, et en se référant aux dessins

annexés, sur lesquels les figures 1-6 montrent, en perspective, des éta-

pes d'un mode de réalisation du traitement de Lithographie de mode Incendie de Forêt conduisant à l'obtention d'une structure formant un

motif.

On décrira l'invention en considérant un mode de réalisation particulier, à savoir la formation d'un motif dans une pellicule de métal, par exemple du chrome, sur une matière isolante telle que du verre La matière isolante peut consister en un substrat ou bien elle peut consister en une couche isolante recouvrant un substrat Après la

description de ce mode de réalisation, l'homme de l'art verra aisément

que le procédé peut être utilisé avec d'autres modes de réalisation En considérant maintenant la figure 1, on voit une vue en perspective d'une structure comportant un substrat isolant 1,= revetua d'une couche 3, qui est elle-même revêtue d'une matière sensibte aut rayonnement, qu'on appelle couramment une matière de réserve, 5 La

matière de réserve est une matière de réserve positive, comme: ga= exm 2-

ple le polyméthacrylate de méthyle Le substrat 1 est par exemp Le en verre, et la couche 3 est par exemple un métal tel que duclirome Comme il est représenté, le contour d'un motif 7, qui est rectan'gtaiire, a été écrit sur la matière de réserve, et la zone écrite est déestiége par la référence 9 L'exposition, c'est-à-dire l'étape de traitement qui écrit l'élément, est commodément effectuée avec un faisceau dtélectrons à balayage et elle modifie les caractéristiques des zones exposées Les détails concernant la production et le balayage du faisceau, l'intensité du faisceau, etc, sont bien connus de l'homme de l'art et il n'est pas nécessaire de les décrire en détail On peut utiliser d'autres techniques deexposition, comme une technique employant un faisceau d'ions focalisé,

et on peut évidemment écrire d'autres formes géométriques.

La partie exposée de la matière de réserve, qui est plus solu- ble que la partie non exposée de la matière de réserve, est enlevée dans un développateur approprié et bien connu, pour donner la structure représentée sur la figure 2 La partie de la couche de chrome qui est maintenant à nu est enlevée, par exemple par attaque, dans la région exposée, ce qui donne la structure de la figure 3 La matière de réserve restante est ensuite décapée, ce qui donne un llot de chrome 7 qui est isolé de son environnement par une tranchée dans la pellicule de chrome,

comme le montre ta figure 4 Les étapes consistant à exposer au rayonne-

ment des parties de la matière de réserve, à développer la matière de réserve et à enlever la partie à nu de la couche de chrome définissent ainsi le contour de l'élément et constituent l'étape de définition pour

ce mode de réalisation.

L'étape de caractérisation, qui modifie une caractéristique de la matière, nécessite une attaque supplémentaire ou une autre étape de traitement La caractérisation du chrome peut être accomplie de plusieurs manières Par exemple, si le substrat est immergé dans du HCI dilué et s'il est mis an contact avec, par exemple, un objet en aluminium en un point quelconque à lextérieur du contour, c'est-à-dire à un point à l'extérieur de la tranchée, une image positive" de l'élément désiré, c'est-à-dire un rectangle en chrome, est produite comme le montre la figure 5 Selan une variante, l'utilisation d'un agent d'attaque du commerce bien connu, à base de cérium, avec un contact prolongé avec du cuivre à un poeint situé à l'extérieur de la tranchée produit l'image

"négative", de caractère inversé, qui est représentée sur la figure 6.

L'homme de l'art notera que des ajustements évidents dans les dimensions du motif de matière de réserve exposé à l'origine sont nécessaires si on veut produire des images positive et négative exactement identiques Les structures représentées sur les figures 5 et 6 peuvent être utilisées

comme masques dans la formation de motifs dans des substrats.

L'invention est avantageusement mise en oeuvre avec le mode de

réalisation correspondant à la pellicule de métal sur une surfacé isolan-

te, du fait qu'il existe des moyens aisément disponibles pour mettre en

oeuvre la Lithographie de mode Incendie de Forêt pour ce mode de réalisa-

tion Par exemple, l'enlèvement du métal en une bande étroite définis-

sant le contour-de chaque élément peut être accompli par n'importe quelle procédure lithographique, comme la lithographie par faisceau d'ions, suivie par une pulvérisation cathodique, etc, aussi bien que par la lithographie par faisceau d'électrons suivie par l'attaque chimique décrite. Après l'enlèvement du contour des éléments, les éléments de couche conductrice ou de métal qui sont maintenant délimités sont isolés électriquement de leur environnement, ce qui permet de mettre en oeuvre des processus de caractérisation qui sont commandés, par exemple, par l'application de polarisations électriques différentes à des éléments isolés individuels, c'est-à-dire par une polarisation sélective d'une partie de la couche conductrice de l'électricité On peut appeler ce mode de réalisation la Lithographie de mode Incendie de-Forêt Commandée Electriquement, ou plus simplement LIFCE On peut utiliser de telles polarisations électriques dans diverses solutions électrolytiques pour

produire une attaque, une anodisation ou une électrodéposition préféren-

tielle des parties polarisées différemment de la pellicule de métal dont

le contour a été défini par lithographie.

De plus, dans le mode de réalisation particulier de la pellicu-

le de chrome sur un substrat isolant, l'activité de certains agents d'attaque qui sont couramment utilisés dans l'attaque du chrome peut être soit inhibée soit favorisée par des polarisations électriques appropriées, comme celles que peut produire le contact avec certains métaux lorsque la pellicule de chrome est dans l'agent d'attaque Par exemple, dans le cas de l'immersion dans du HCI dilué, on trouve habituellement que les pellicules de chrome sont protégées par une couche de passivation qui est soit initialement présente, soit formée dans le HCI et qui n'est pas attaquée Ce comportement traduit le phénomène bien connu de passivité du chrome et d'autres métaux O Un contact physique et électrique, pendant

l'immersion, avec un métal actif, comme par exemple Al ou Zn, comme men-

tionné précédemment, produit commodément une polarisation électrique qui fait disparaître la couche de passivation dans une zone locale autour du contact Dans cette région, le chrome devient chimiquement actif et il

commence à se dissoudre Cette région active sert à polariser électrique-

ment des régions passives adjacentes à un potentiel inférieur, d'une manière similaire à celle du contact avec un métal actif, ce qui fait que ces régions deviennent également actives De cette manière, la totalité de la zone connectée d'une pellicule de chrome est rendue active et se dissout, tandis que les zones qui ne sont pas en contact électrique

demeurent passives et ne se dissolvent pas.

En outre, l'activité des agents d'attaque à base de cérium mentionnés précédemment et qui sont couramment utilisés pour attaquer des pellicules de chrome peut être inhibée par une polarisation électrique appropriée, comme celle qui peut résulter d'un contact avec du cuivre alors que les deux métaux sont immergés dans l'agent d'attaque Une telle protection électrique s'étend sur une partie de la pellicule de chrome dont l'étendue est déterminée par les chutes de tension dans la pellicule qui résultent de la circulation du courant vers le contact protecteur O On peut commander la taille de la zone protégée par divers facteurs, comme par exemple des propriétés de la pellicule telles que la résistivité, ou par des propriétés de l'agent d'attaque telles que la concentration O On peut utiliser des contacts protecteurs multiples pour former des régions

de protection en recouvrement O On peut utiliser ces techniques pour mini-

miser les variations de tension dans les pellicules, et on peut aisément protéger la totalité d'un masque de taille normale O L'homme de l'art notera aisément qu'on pourrait appliquer dés polarisations électriques à

une grande variété de métaux, en plus du chrome, sur des substrats à fai-

ble conductivité dans des électrolytes appropriés, pour produire des motifs caractérisés de la manière désirée, en utilisant cette technique

d'isolation électrique.

Bien que ces aspects de l'invention soient exploités explicite-

ment dans les modes de réalisation décrits utilisant l'attaque par voie humide,on peut obtenir des résultats similaires pour une attaque par plasma ou pour une pulvérisation cathodique physique, dans lesquelles l'a surface de métal sèche contenant les contours électriquement isolants

peut être caractérisée d'une manière similaire par l'application de ten-

sions différentes aux divers éléments isolés électriquement, pour faire en sorte que des particules chargées présentes dans le plasma soient

attirées ou repoussées par les régions polarisées.

L'homme de l'art appréciera plusieurs caractéristiques de la technique LIFCE Par exemple, elle est mise en oeuvre aisément pour des motifs d'éléments simplement connexes, c'est-à-dire des éléments qui comportent une frontière externe qui les environne et pas de frontière

interne, tous ces éléments étant entourés à l'extérieur de leurs fron-

tières par une seule zone commune dans laquelle tous les S'fnts sont reliés ensemble On peut obtenir de tels motifs dans des p&llicules de

chrome sur des substrats isolants, en établissant par exemple un con-

tact, dans la zone commune, avec AI ou Cu, comme on l'a décrit Dans de nombreux cas, on peut également mettre en oeuvre la technique LIFCE pour des éléments connexes de façon multiple, c'est-à-dire des éléments ayant des frontières internes Pour une couche de chrome sur un isolant,

des motifs d'éléments connexes de façon multiple dans un fond commun peu-

vent être écrits complètement lorsque c'est nécessaire pour le cas "positif", c'est-à-dire le cas dans lequel la zone commune est enlevée, de la LIFCE, par exposition des zones internes appropriées de chaque élément, ainsi que du contour externe, et par enlèvement de ces zones, par exemple, dans la première procédure d'attaque La zone commune est

enlevée dans la seconde procédure d'attaque, comme décrit précédemment.

Il serait cependant souhaitable de disposer de moyens adkesa E-

bles pour traiter des motifs d'éléments plus généraux Pour une caith de chrome sur un isolant, un tel moyen comprend la définition dutcnlntauur de tous les éléments par des tranchées gravées, puis l'applïcatiam de

couches de recouvrement en AI ou Zn sur une petite partie dec Chaque uéié-

ment dont l'enlèvement est désiré Après cette étape, qu'onr peu: appeler

"décoration", la structure est immergée dans du H Cl dilue,, et les élé-

ments décorés sont attaqués, du fait que les décorations &e -mtal suppriment leur passivité Cette procédure est plus comp Lexme du fait qu'une étape lithographique séparée est nécessaire pour ercduire les décorations Cependant, le processus plus simple décrit pour des motifs

d'éléments simplement connexes est déjà très utile du fait que de nom-

breux motifs, comme des niveaux individuels de circuits intégrés, sont

de ce type simple ou peuvent y être ramenés.

Il y a plusieurs caractéristiques supplémentaires de la Litho-

graphie de mode Incendie de Forêt qu'on peut avantageusement mentionner.

Dans le mode de réalisation de la LIFCE décrit et dans de nombreux autres modes de réalisation de la LIF, la première attaque qui dessine le con-

tour des éléments est l'opération d'attaque critique pour la détermina-

tien de la largeur de ligne, exactement comme elle l'est, par exemple,

dans le processus habituel de fabrication de masques maîtres Au contrai-

re, il y a peu de risque d'une attaque excessive ou insuffisante dans les secondes procédures d'attaque, portant sur de plus grandes zones, du fait que les tranchées constituent des moyens d'arrêt très efficaces De plus, en Lithographie de mode Incendie de Forêt, on n'écrit que des lignes relativement fines pour un motif qui peut contenir un grand nombre de formes et de tailles d'éléments On peut parvenir à une précision accrue

dans le motif du fait que certaines étapes de traitement, comme le déve-

loppement de la matière de réserve ou l'attaque par voie humide, donnent

souvent des résultats qui varient avec la taille de l'élée= nt.

En outre, l'apparition de défauts en LIF présente des aspects

qualitatifs différents de ceux qu'on rencontre en lithographie classique.

En LIFCEY un élément d'un motif peut être oblitéré s'il existe un défaut ponctuel a la périphérie de l'élément qui le connecte électriquement à un élément voisin Si nécessaire, des problèmes associés à de tels défauts

peuvent être atténués en traçant par exemple des contours de largeur dou-

ble sur de grands éléments Cependant, plusieurs types de défauts qui

sont habitunllement nuisibles avec les techniques lithographiques classi-

ques gar exemple une particule de poussière sur la surface de la matière

de réserve, au un défaut ponctuel dans une matière de réserve, ne produi-

sent uas d'effets défavorables dans de nombreux modes de réalisation de la Lithographie de mode Incendie de Forêt, s'ils sont à l'intérieur d'un

élément.

En outre, au stade intermédiaire de la LIFCE dans lequel les contours ont été définis mais la caractérisation n'a pas été effectuée, on a la possibilité d'effectuer commodément à la fois un diagnostic et une correction de certains défauts Par exemple, l'isolation électrique des divers éléments qui sont simplement connexes peut être testée par l'observation du motif par microscopie électronique à balayage ou par d'autres moyens sensibles à leur potentiel électrique Lorsqu'on utilise

la microscopie électronique à balayage, des éléments électriquement iso-

lés "s'éclairent" littéralement, du fait d'effets de charge O On peut alors tenter de réparer le motif, ou bien on peut rejeter totalement le

motif a ce stade relativement précoce dans le traitement d'un disposi-

tif, avant d'engager des frais de traitement supplémentaires Par exem-

ple, s'il y a un micro-court-circuit à travers un contour à cause d'une

attaque incomplète, une attaque supplémentaire peut supprimer le court-

circuit Dans l'écriture directe d'un circuit complexe, ce diagnostic aurait lieu à un stade précoce du traitement, et le motif, et donc le

dispositif, seraient probablement récupérables En outre, dans le trai-

tement réel de dispositifs, l'amplification d'un défaut qui se produit de façon relativement naturelle dans la Lithographie de mode Incendie de Forgt peut être avantageuse plut 8 t que désavantageuse, du fait qu'un

défaut sur le bord d'un élément peut souvent être fatal, bien qu'invisi-

ble dans un diagnostic lithographique classique.

Comme on l'a indiqué, il doit apparaître clairement à l'homme de l'art que la LIFCE peut être étendue à la formation de motifs sur

d'autres métaux ou matières conductrices, sur d'autres substrats iso-

lants, et que le substrat isolant peut consister en une ou plusieurs

couches tampons isolantes appliquées sur un substrat conducteur ou par-

tiellement conducteur, ou sur un substrat sur lequel des niveaux de dis-

positifs précédents ont déjà été déposés Une telle structure permet l'écriture directe de motifs de dispositifs par la LIFCE ou par d'autres modes de réalisation de la LIF, du fait que le motif métallique final peut être utilisé comme masque pour l'enlèvement sélectif de la

couche tampon et pour le traitement ultérieur du substrat sous-jacent.

De plus, l'invention n'est pas limitée à des matières de réserve positives et à l'attaque de lignes Si on utilise une matière de réserve négative dans un processus de décollement ou à relief négatif, on peut traiter des motifs similaires à ceux envisagés précédemment, en

écrivant le motif identique puis en déposant ou en plaquant électrique-

ment un métal après développement de cette matière de réserve, ceci étant suivi par l'enlèvement de la matière de réserve, ce qui laisse les

motifs métalliques désirés, définis par leurs contours. Bien que le mode de réalisation particulier qui est décrit con-

cerne l'écriture du contour complet des éléments, il faut noter que

l'invention n'exige pas l'écriture du contour complet Il peut par exem-

ple y avoir des ruptures accidentelles dans le contour Cependant, la quasi-totalité du contour doit être écrite, c'est-à-dire qu'une partie suffisante du contour doit être écrite pour indiquer sans ambiguïté la forme de l'élément En outre, une partie suffisante du contour doit être

écrite pour assurer la maîtrise du processus de caractérisation Le con-

tour peut également être écrit avec des largeurs variables et avec des

structures internes Il peut par exemple être écrit deux fois et compor-

ter des lignes reliant les lignes intérieure et extérieure, ce qui donne

une structure analogue à un trottoir.

Le mode de réalisation décrit utilise la lithographie par faisceau d'électrons Il faut cependant noter qu'on peut avantageusement utiliser un autre rayonnement dans d'autres modes de réalisation Par exemple, dans le domaine de la lithographie, le rayonnement incident pourrait être sous la forme de particules telles que des électrons, des ions, des atomes, des molécules, ou sous la forme de photons, tels que ceux de lumière ou de rayons X Le rayonnement incident pourrait être

sous la forme d'un seul faisceau focalisé ou de faisceaux multiples foca-

lisés de façon à donner un point ou une forme particulière, par exemple un segment de ligne ou un rectangle- Le motif de rayonnement sur le substrat pourrait également être formé par des images focalisées, ou par des ombres portées par un masque approprié Le rayonnement pourrait être balayé sur la matière sensible au rayonnement de façon qu'il tombe dans

différentes régions à différents instants, ou bien il pourrait être pro-

jeté simultanément dans toutes les zones désirées.

L'effet du rayonnement sur la matière sensible au rayonnement, pourrait consister par exemple en une érosion de la matière, comme dans la pulvérisation cathodique physique ou l'attaque ionique réactive, en une modification de ses propriétés chimiques ou physiques, comme dans l'exposition de matières de réserve, ou même dans l'ajout de matière,

comme dans l'implantation ionique ou le dépôt de matière par des parti-

cules Le rayonnement pourrait également produire un mélange ou des

réactions chimiques entre des composés séparés des couches de surface.

I 1 faut noter que la matière revêtant le substrat pourrait comprendre plus d'une couche de matière Ces couches pourraient agir séparément ou en combinaison de façon à procurer la sensibilité au rayonnement nécessaire, et elles pourraient également contribuer à défi- nir le caractère du motif De plus, le substrat pourrait 9 tre sensible au rayonnement de manière à accélérer le processus, comme par exemple dans le cas du dopage du silicium par un faisceau d'ions fcalisé, qui changerait la conductivité du substrat pour permettre un traitement

électrochimique sélectif ultérieur, par exemple une attaque, des 9 Ié-

ments entoures.

Les frontières peuvent être définies complètement par l'expo-

sition au rayonnement, comme par exemple dans l'attaque par faisceau ionique focalisé, ou bien des étapes supplémentaires peuvent être nécessaires, comme par exemple dans le développement de matières de

réserve En outre, plusieurs étapes peuvent être nécessaires pour défi-

nir complètement la frontière pour la fabrication de dispositifs, comme par exemple dans le cas du développement de matières de réserve suivi par l'enlèvement ou la modification d'une couche sous-jacente, comme

l'attaque de couches de métal.

La caractérisation, c'est-à-dire la modification d'une carac-

téristique des éléments délimités dans la matière, peut faire appel à-

des moyens dans lesquels la matière située à l'intérieur de l'élément délimité se comporte différemment de la matière située à l'extérieur de l'élément, et qui utilisent la frontière pour permettre de modifier de différentes manières des éléments adjacents La caractérisation peut également être arrêtée par le bord de la matière On a décrit des meye Ms électriques dans lesquels les différents éléments sont maintenus à des potentiels électriques différents D'autres techniques utiles Saur la différenciation entre les éléments dans le processus de caractgrmsation comprennent toute substance ou phénomène qui se propage à travers au sur la matière mais qui ne peut pas traverser un contour ou une frxmtière d'élément, du fait que les propriétés de la frontière diffèrent de celles de la matière adjacente Les substances donnant lieu à une propagation pourraient comprendre des atomes, des molécules ou des ions en solution qui diffusent, des charges électriques ou des liquides qui mouillent la

surface de la matière ou ses interstices Les phénomènes qui se propa-

gent pourraient comprendre des champs magnétiques ou électriques, la

chaleur, le son ou un changement de phase Ce dernier pourrait compren-

dre par exemple un changement dans la structure cristalline, une fusion, une vitrification, une réticulation ou une coupure de chaîne d'unvi polymère Dans de nombreux modes de réalisation, l'extension de la substance ou du phénomène peut être limitée par l'enlèvement de la

matière au niveau des frontières des éléments On peut cependant utili-

IG ser également une modification des propriétés de la matière au niveau

des frontières pour maîtriser le processus de caractérisation.

Bien que le mode de réalisation décrit porte spécialement sur

La fabrication de circuits intégrés semiconducteurs ou d'autres micro-

circuits, le procédé décrit peut être utilisé dans d'autres domaines dans lesquels on produit des motifs sur des substrats Par exemple, on verra aisément que le procédé décrit pourrait faciliter la réalisation

de copies sur papier et de visualisations.

On envisage d'autres modes de réalisation Par exemple, on

peut écrire les contours des éléments dans une matière de réserve posi-

tive et on peut ensuite développer la matière de réserve pour former des tranchées délimitant les éléments On peut évaporer un métal sous un angle tel que certaines parties des tranchées, par exemple les fonds,

ne soient pas revêtues La couche de métal résultante comprend des élé-

ments qui sont isolés électriquement les uns des autres par les tran-

chies dans la matière de réserve, et qui ne peuvent pas être caractéri-

sés ensuite par la LIFCE ou par d'autres techniques de caractérisation.

La matière de réserve qui est laissée à nu par la caractérisation de la couche de métal peut être enlevée par attaque par plasma ou par d'autres

techniques, et on peut alors modifier le substrat.

Dans un autre mode de réalisation encore de l'invention, on peut déposer deux couches de matière de réserve positive sur un substrat On peut ensuite écrire le contour des éléments, de la manière décrite précédemment, et développer la matière de réserve Pour certains éléments sélectionnés, on effectue ensuite une forte exposition à un

rayonnement à des points situés à l'intérieur des contours Cette expo-

-sition est suffisamment intense pour rendre insolubles les deux couches de matière de réserve dans ces régions On utilise ensuite un solvant

pour dissoudre la totalité de l-a couche de matière de réserve inférieu-

re 9 sauf dans les régions insolubles, ce qui a pour effet d'enlever la matière de réserve dans les éléments qui n'ont pas subi la forte exposition intérieure On peut utiliser par exemple la structure résultante comme masque pour l'implantation ionique ou pour d'autres processus

directionnels qui modifient le substrat.

Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention.

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Claims (14)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour former un motif dans une matière sur un

substrat, cette matière consistant en une matière sensible à un rayonne-

ment, comprenant les étapes qui consistent à définir, par exposition au rayonnement, des parties de la matière formant des éléments du motif, cette étape de définition produisant des premières zones exposées au

rayonnement qui ont des caractéristiques différentes de celles de secon-

des zones qui ne font pas partie du contour des éléments et ne sont pas

exposées au rayonnement, caractérisé en ce que les premières zones cons-

tituent au moins une partie des contours seulement d'éléments du motif, et en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire consistant à caractériser la matière, l'étendue de cette caractérisation étant limitée par les

premières zones.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière comprend en outre une couche conductrice de l'électricité entre

la matière sensible au rayonnement et le substrat.

3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la

matière sensible au rayonnement consiste en une matière de réserve.

4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le

rayonnement consiste en un rayonnement électromagnétique.

Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le

rayonnement consiste en un faisceau de particules.

6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le

faisceau de particules consiste en électrons.

7 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de définition comprend en outre le développement de la matière de réserve et donc la mise à nu de parties de la couche conductrice de l'électricité. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la

couche conductrice de l'électricité consiste en une couche de métal.

9 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de définition comprend en outre l'enlèvement des parties de la couche conductrice de l'électricité qui sont mises à nu par l'étape de développement. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la

couche conductrice de l'électricité consiste en chrome.

11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 ou 9

caractérisé en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire consistant à décaper la matière de réserve. 12 Procédé selon la revendication 1 L, caractérisé en ce que

l'étape de caractérisation comprend la polarisation sélective d'une par-

tie de la couche conductrice de l'électricité et Ini=mersion dans un

agent d'attaque.

13 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape de caractérisation comprend la mise en contact d'une partie du

chrome avec un métal et l'immersion dans un agent d'attaque.

14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que

le métal consiste en Al et l'agent d'attaque consiste en H Cl.

15 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le métal consiste en cuivre et l'agent d'attaque consiste en un agent

d'attaque du chrome à base de cérium.

16 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que

l'étape de caractérisation consiste en une attaque préférentielle.

17 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que

l'étape de caractérisation consiste en une anodisation.

18 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que

l'étape de caractérisation consiste en une électrodéposition -