FR2547111A1 - Procede de correction de masques lithographiques - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES LITHOGRAPHIQUES. ON CORRIGE UN MASQUE LITHOGRAPHIQUE PAR ENLEVEMENT DE MATIERE AU MOYEN D'UN FAISCEAU D'IONS A L'EMPLACEMENT D'UN DEFAUT, APRES LA FORMATION INITIALE DU MASQUE. DANS LE CAS DE DEFAUTS DUS A UN EXCES DE MATIERE (DEFAUTS OPAQUES), LE FAISCEAU D'IONS ENLEVE LA MATIERE OPAQUE EN EXCES. DANS LE CAS DE TROUS D'EPINGLE (DEFAUTS CLAIRS), LE FAISCEAU D'IONS ENLEVE DE LA MATIERE DU SUBSTRAT DE FACON A DEVIER PAR REFRACTION, DIFFRACTION, ETC, LE RAYONNEMENT TRAVERSANT LA ZONE CONSIDEREE DU SUBSTRAT, POUR RENDRE CETTE ZONE OPAQUE. APPLICATION A LA CORRECTION DE MASQUES OPTIQUES ET POUR RAYONS X.

Description

La présente invention concerne un procédé de correction de masques

lithographiques utilisés dans la

fabrication de dispositifs à l'état solide.

On utilise très largement des masques lithogra5 phiques à trous dans la fabrication de dispositifs à l'état solide, comprenant des dispositifs semiconducteurs, des dispositifs à bulles magnétiques, etc Le motif contenu dans le masque à trous est reproduit sur la surface d'un précurseur du dispositif, de façon caractéristique par l'irradia10 tion d'une matière de réserve sensible au rayonnement qui se trouve sur le précurseur Les diverses sources de rayonnement pour la lithographie qui ont été utilisées ou proposées comprennent la lumière visible, la lumière ultraviolette, le rayonnement X, les électrons et les ions Lorsque le masque 15 à trous est éclairé par un faisceau de rayonnement large, il arrête sélectivement des parties du faisceau de rayonnement, tout en transmettant d'autres parties du faisceau De cette manière, on peut reproduire des configurations géométriques très complexes ayant de très petites largeurs de ligne mini20 males, ce qui permet la fabrication économique des circuits intégrés à très haut niveau d'intégration, ainsi que

d'autres dispositifs.

On utilise de façon caractéristique un seul masque à trous un grand nombre de fois pour fabriquer un grand 25 nombre de dispositifs à l'état solide De cette manière, il n'est pas nécessaire de remettre en oeuvre pour chaque dispositif les techniques de précision, demandant beaucoup de temps, qu'on utilise pour fabriquer le masque à trous, et, à la place, la précision inhérente du masque à trous est 30 transférée dans chaque dispositif Ceci impose cependant des exigences sévères concernant la qualité d'un masque à trous, du fait que tous les défauts sont reproduits dans le précurseur du dispositif, ce qui réduit le rendement de fabrication de dispositifs utilisables Pour le tirage par 35 projection de type caractéristique, un masque ayant les mêmes dimensions d'éléments que le dispositif résultant (tirage 1: 1) permet de façon caractéristique d'exposer simultanément environ 100 puces de semiconducteur au rayonnement lithographique, sur une seule tranche de 10 ou 512,7 cm de diamètre Cependant, du fait que la taille d'élément sur le masque est essentiellement identique à la taille d'élément résultante dans le dispositif qui est fabriqué, et du fait que les tailles d'élément sont à l'heure actuelle de l'ordre de 2 micromètres et sont sans cesse réduites, on voit que le masque doit être fabriqué avec une très grande précision. Une autre technique lithographique utilise une lentille de réduction, de façon caractéristique dans un rapport 5:1 ou 10:1, ce qui permet aux éléments se trouvant 15 sur le masque d'être plus grands, de façon correspondante, que les éléments du dispositif à l'état solide On peut ainsi reproduire une ligne de 1 micromètre avec un élément de 5 micromètres de largeur sur un masque lithographique, en utilisant une lentille de réduction 5:1 Cependant, de tels 20 systèmes à réduction n'exposent de façon caractéristique au rayonnement de formation de motif qu'une seule puce à la fois, ou éventuellement un petit nombre de puces sur une tranche, au lieu d'exposer en une seule fois une tranche complète Tout défaut du masque qui entraînerait un fonc25 tionnement défectueux du dispositif résultant conduit à un rendement de fabrication en dispositifs utilisables qui est fondamentalement égal à zéro, du fait que tous les dispositifs sont exposés à travers le même motif du masque Il est donc impératif que des masques prévus pour les systèmes à 30 exposition répétée soient pratiquement parfaits; dans la technique, on appelle de façon caractéristique de tels systèmes des systèmes "pas-à-pas", du fait que des parties d'une tranche sont déplacées pas-à-pas sous le masque à trous. Les systèmes de lithographie pas-à-pas à rayons X 25471 l 1 qui sont prévus combinent les caractéristiques les plus gênantes des deux techniques ci-dessus Dans ces systèmes, on expose de façon caractéristique une seule puce, ou éventuellement quelques puces, au cours d'une étape de lithographie, sur une partie donnée d'une tranche Le masque doit donc être pratiquement parfait, comme indiqué ci-dessus On ne peut cependant utiliser aucune lentille de réduction, du fait que les rayons X ne sont pas commodément réfractés par des composants optiques disponibles Par conséquent, le rapport de réduction résultant de 1:1 implique que les éléments formés sur les masques pour rayons X soient très petits On prévoit que de tels masques auront des tailles

d'élément de 1 micromètre ou moins.

On répare couramment les masques optiques (c'est15 à-dire ceux qui sont prévus pour l'utilisation avec de la lumière visible ou ultraviolette) par évaporation par laser de défauts de chrome opaques, et par encrage ou par métallisation avec du chrome par décollement pour des défauts clairs (trous d'épingle) La réparation de défauts opaques par laser a une résolution qui est limitée de façon caractéristique à environ 1 micromètre par la taille de la trace focalisée du faisceau laser et par la diffusion thermique due au substrat du masque L'évaporation par laser ne permet pas de commander aisément avec précision la taille et le 25 placement des éléments Ceci peut rendre difficile la reconstruction des bords d'éléments fins, en particulier dans des configurations géométriques serrées, c'est-à-dire celles ayant des dimensions minimales d'environ 2 micromètres ou moins La résolution et la maîtrise de la taille et 30 du placement des éléments pour la réparation de défauts clairs sont généralement encore plus mauvaises, ce qui rend

la reconstruction de bordsencore plus difficile.

Les défauts dans les masques pour rayons X tendent à être opaques et à avoir une densité supérieure d'envi35 ron un ordre de grandeur à celle des masques optiques Aucun

2547111,

procédé de réparation intéressant n'a été décrit pour des masques pour rayons X La réparation par laser de ces défauts opaques ne semble pas réalisable Une diffusion thermique importante due à l'épaisseur élevée de l'absor5 bant en métal (de façon caractéristique environ 0,5 à 1,0 micromètre d'or pour un masque à rayons X, contre environ 80 nm de chrome sur un masque optique) conduit à une mauvaise résolution et à une mauvaise maîtrise de la taille et de la forme des éléments Ceci est particulièrement gênant du fait qu'on n'utilisera probablement les rayons X que pour des opérations lithographiques à des dimensions inférieures au micromètre Le fait que du métal se redépose à cause du rapport de forme élevé des masques pour rayons X, et la détérioration de la membrane de support, sont d'autres 15 problèmes qu'on rencontre avec les techniques de réparation

de l'art antérieur.

Dans la formation initiale du masque (c'est-àdire avant réparation), on dépose de façon caractéristique sur un substrat revêtu de métal un revêtement de matière de 20 réserve sensible au rayonnement, et on expose cette matière à un rayonnement de définition de motif On utilise fréquemment en tant que rayonnement de définition de motif des faisceaux d'électrons focalisés qui balaient la matière de réserve et exposent sélectivement cette matière Cependant, 25 on utilise également un rayonnement optique, en particulier avec des masques ayant des éléments relativement grands On développe ensuite la matière de réserve exposée et on transfère le motif dans la couche de métal par attaque Il a été proposé de supprimer entièrement les opérations d'exposition 30 et de développement de la matière de réserve en formant directement un motif dans la couche de métal avec un faisceau d'ionsqui érode le métal pour former le motif Il est cependant totalement impossible de mettre en oeuvre cette technique avec des masques présentant une utilité industrielle pour des circuits intégrés à très haut niveau d'intégration,

547111,

en utilisant des sources d'ions disponibles Par exemple, avec une densité de courant de faisceau de l A/cm 2 (par exemple un faisceau de 100 nm de diamètre ayant un courant de 1 A), il faut plus de 4 ans pour former un motif avec une densité de 50 % sur une aire de 1 cm dans du chrome de 85 nm d'épaisseur Les chercheurs dans ce domaine n'ont donc pas continué à envisager l'utilisation de faisceaux d'ions pour la formation directe (c'est-à-dire sans matières de

réserve) de motifs complexes.

Un aspect de l'invention procure un procédé pour fabriquer un dispositif à l'état solide par des opérations dans lesquelles on dirige un rayonnement lithographique vers un précurseur du dispositif, à travers un masque à trous, dans lequel ce masque à trous comprend un substrat qui est pratiquement transparent au rayonnement lithographique, et un motif formé sur le substrat et comprenant des régions espacées qui sont pratiquement opaques au rayonnement lithographique, dans lequel ce masque à trous est formé, en partie, en dirigeant un faisceau d'ions sur une par20 tie d'un masque à corriger, ce qui a pour effet d'enlever de la matière du masque pour le corriger de façon à produire un motif désiré, et dans lequel toutes les parties du masque qui sont ainsi corrigées ont une aire totale inférieure à la -5

fraction 105 de l'aire totale du masque.

Un autre aspect de l'invention porte sur un masque lithographique comprenant un substrat qui est pratiquement transparent au rayonnement lithographique, et comprenant en outre une couche de matière dans laquelle on a formé un motif et qui est opaque à ce rayonnement, et ce masque 30 comprend en outre au moins une région du substrat qui est prévue de façon à diffracter, réfracter, réfléchir de façon interne ou diffuser le rayonnement lithographique, afin d'empêcher pratiquement que le rayonnement lithographique

qui tombe sur ladite région ne forme une image sur un précur35 seur d'un dispositif.

Un mode de réalisation de l'invention procure un procédé de correction d'un masque lithographique utilisé dans la fabrication de dispositifs à l'état solide Dans la présente technique, on dirige un faisceau d'ions vers la posi5 tion d'un changement désiré, après la formation du motif lithographique du masque Dans le cas de défauts dus à de la matière en excès (défauts opaques), le faisceau d'ions enlève la matière en excès Dans le cas de trous d'épingle (défauts clairs), on rend opaque le substrat du masque par 10 la création d'une région dans laquelle la lumière est diffractée, réfractée, réfléchie de façon interne ou diffusée suffisamment pour empêcher pratiquement la transmission du rayonnement lithographique à travers le masque à ce point On peut également utiliser le faisceau d'ions pour former une image de la zone à corriger, de façon caractéristique par détection d'électrons secondaires ou de photons

émis à l'endroit o le faisceau d'ions tombe sur le masque.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre de modes de réalisation et en se 20 référant aux dessins annexés sur lesquels:

La figure 1 représente schématiquement un système à faisceau d'ions qui convient pour la mise en oeuvre d'un mode de réalisation de l'invention; La figure 2 montre des éléments formés sur un 25 masque optique en chrome de type caractéristique; La figure 3 montre une technique de contrôle de courant utilisable avec l'invention; La figure 4 montre un motif caractéristique de traces de faisceau d'ions effectuant un balayage sur une 30 zone de défaut; La figure 5 montre un premier procédé de correction d'un défaut clair, dans lequel un faisceau lithographique optique incident est réfracté;

La figure 6 montre un second procédé de correc35 tion d'un défaut clair, dans lequel un faisceau lithographi-

25471 J.

que optique incident est diffusé; La figure 7 montre un troisième procédé de correction d'un défaut clair dans lequel un faisceau lithographique optique incident est focalisé en un point; et La figure 8 montre une structure de masque pour rayons X de type caractéristique qu'on peut réparer par la

présente technique.

La description détaillée qui suit concerne un

procédé de correction de masques à trous utilisés-pour la 10 lithographie dans une grande variété d'applications de fabrication de dispositifs On utilise ici le terme "correction" dans un sens qui englobe la réparation de défauts opaques et clairs, ainsi que la modification de parties d'un masque Il est évident que la correction de masques sera de 15 plus en plus utilisée au fur et à mesure de la diminution

des tailles d'élément, pour les raisons indiquées ci-dessus.

En fait, on prévoit que pratiquement 100 % de tous les masques fabriqués seront "réparés" pendant leur fabrication, dans le cas de tailles d'élément de l'ordre de 1 micromètre 20 ou moins On doit donc considérer la présente technique comme une technique de fabrication de dispositifs, avec la valeur qui est attachée à l'aptitude effective à fabriquer de façon économique des dispositifs à l'état solide qui ont

des éléments plus petits qu'une taille donnée.

Dans la présente technique, un faisceau d'ions est projeté sur le masque à proximité d'un défaut Dans le cas de défauts opaques dans lesquels une matière en excès est présente sur le masque, le faisceau d'ions enlève la matière en excès On accomplit ceci par pulvérisation physi30 que de la matière, ce qui conduit à une dissociation notable, non thermique, de la matière pulvérisée, de façon caractéristique jusqu'au niveau atomique Cette technique permet d'enlever avec précision même des défauts qui sont en contact avec un bord de l'élément désiré, sur le masque, 35 sans endommager notablement le bord Ceci est dû, au moins en partie, à la configuration géométrique très fine que permet d'obtenir un faisceau d'ions, et est également dû au fait que relativement peu d'énergie thermique est transmise au masque; à la place, une fraction importante de l'énergie des ions incidents pulvérise physiquement et enlève la matière qui constitue le défaut En outre la nature de la matière constituant le défaut est relativement peu importante; en effet, la conductivité thermique ou la dureté physique ne sont pas des facteurs limitatifs dans la mise en oeuvre de 10 la présente technique Dans le cas de défauts clairs dans lesquels une matière de masquage désirée est absente, on utilise le faisceau d'ions pour créer une partie opaque sur le substrat du masque, comme il est expliqué ci-après de façon plus détaillée La présente technique autorise la for15 mation initiale du masque par n'importe quelle technique de l'art antérieur Les défauts présents occupent une aire totale très faible sur le masque, de façon caractéristique

moins de 10-5 de l'aire totale du masque La présente technique permet donc une formation initiale relativement rapide 20 du masque et une correction, ultérieure.

On considérera maintenant la figure 1 qui représente schématiquement un système à faisceau d'ions qui convient à la mise en oeuvre de l'invention La colonne d'optique ionique comprend une source d'ions métalliques liquide 25 101, un diaphragme 102, une lentille de focalisation électrostatique 103, et un déflecteur de type octopôle, 104.

Ceci produit un faisceau d'ions focalisé 105 auquel on peut communiquer le mouvement de balayage désiré sur le masque à trous 106 Ce masque est placé de façon caractéristique dans une chambre à vide (non représentée) pendant l'irradiation ionique La source d'ions métalliques liquide comprend de façon caractéristique une aiguille de tungstène effilée, mouillée avec une pellicule mince de métal fondu, soit de façon caractéristique du gallium, de l'indium ou de l'or 35 voir l'article "Liquid Gold Ion Source," A Wagner et col,

2547111;

Journal of Vacuum Science and Technology, Vol 16, page 1871 ( 1979) Les ions sont focalisés jusqu'à un diamètre de trace approprié pour réparer les défauts dans la plage de taille prévue; voir l'article "An Asymmetric Electrostatic Lens for Field Emission Microprose Applications," J Orloff et col, Journal of Applied Physics, Vol 50, page 2494 ( 1979) On utilise de façon caractéristique un diamètre de faisceau d'ions de 0,1 micromètre, avec une tension d'accélération de 20 kilovolts Le déflecteur octop 8 le qui est utilisé pour le 10 balayage est décrit de façon plus détaillée dans l'article "Recent Advances in Electron Beam Addressed Memories," 11 J Kelly, Advances in Electronics and Electron Physics, Vol 43, page 43 ( 1977) On peut cependant utiliser d'autres configurations de faisceau d'ions On peut par exemple uti15 liser, entre autres, une source d'ionisation par effet de

champ utilisant un gaz.

La figure 2 représente schématiquement un masque en chrome caractéristique du type utilisé en lithographie optique Le substrat consiste en une couche de verre qui est 20 transparente au rayonnement lithographique, de façon caractéristique de la lumière visible ou ultraviolette, qui est utilisé pour exposer le précurseur du dispositif Une mince couche d'oxyde d'étain est déposée à la surface supérieure du verre, et une couche de chrome est déposée sur la couche 25 d'oxyde d'étain Comme indiqué ci-dessus, pendant la formation initiale du masque, on forme un motif dans le chrome par une technique quelconque parmi un certain nombre de techniques lithographiques appropriées Une technique caractéristique pour la fabrication de masques consiste à déposer 30 une matière de réserve sensible à un faisceau d'électrons sur la couche de chrome ne portant pas de motif, à communiquer ensuite au faisceau d'électrons un mouvement de balayage pour former un motif désiré dans la matière de réserve, qui est ensuite développée; et à attaquer finalement le chrome de façon sélective pour l'enlever afin de former des motifs, de la manière indiquée schématiquement sur la figure 2 On utilise ici le terme "substrat" dans un sens qui désigne les couches du masque dans lesquelles on ne définit pas un motif au cours de la formation initiale des éléments lithographiques sur le masque. Dans le cas d'un défaut opaque comme celui représenté sur la figure 2, on dirige un faisceau d'ions vers le défaut jusqu'à ce que le défaut soit enlevé La couche d'oxyde d'étain qui se trouve sous le motif en chrome assure 10 la conduction permettant d'évacuer les charges vers l'extérieur du substrat, afin que le faisceau d'ions ne se défocalise pas sous l'effet d'une charge électrostatique accumulée sur la couche de verre Selon la taille et la nature du défaut, le faisceau d'ions peut demeurer à un point unique 15 jusqu'à ce que le défaut soit enlevé, ou bien il peut être

déplacé de la manière appropriée pour enlever un défaut qui est plus grand que la taille de la trace du faisceau d'ions.

Un procédé pour déterminer le moment auquel le faisceau d'ions a enlevé le défaut consiste à contrôler le 20 courant qui circule entre la couche conductrice et la borne connectée à la masse de la source de potentiel qu'on utilise pour accélérer le faisceau d'ions Ce courant comprend une première composante qui est due directement au courant du faisceau d'ions, et une seconde composante qui est due à des 25 électrons secondaires émis par le masque dans le vide, à l'endroit auquel les ions tombent sur le masque En considérant la figure 3, on note que ce courant commence initialement à une valeur relativement élevée et diminue lentement au fur et à mesure de la pulvérisation du défaut Cependant, 30 lorsque le faisceau d'ions a enlevé le défaut et a pénétré dans la couche conductrice, l'oxyde d'étain devient isolant, ce qui réduit le nombre d'électrons secondaires émis Ceci conduit à une réduction du courant, comme le montre la figure 3 (Pour des matières conductrices qui demeurent conduc35 trices pendant l'irradiation par des ions, le courant est

25471,

réduit lorsque le faisceau d'ions atteint une couche non conductrice, comme le substrat en verre) On peut également vérifier l'enlèvement du défaut en formant une image du défaut au moyen du faiseeau d'ions soumis à un balayage, dans des conditions qui ne conduisent pas à un enlèvement notable de matière On détecte alors des électrons secondaires ou des photons émis, pour former une image à proximité du défaut,

comme on l'expliquera ci-après de façon plus détaillée.

Dans le cas de défauts sous la forme de trous d'épingle (c'est-à-dire une zone du masque dans laquelle un élément opaque désiré est absent), on peut utiliser la présente technique pour rendre le masque opaque dans des parties désirées On effectue ceci en utilisant le faisceau d'ions pour enlever des parties du substrat oud'une autre couche de 15 façon que le rayonnement lithographique incident soit dirigé dans des directions suffisamment éloignées du précurseur du dispositif, pour qu'il ne se forme pratiquement aucune image sur le précurseur du dispositif La figure 4 montre, en vue de dessus, un mode de réalisation commode dans lequel on déplace le faisceau d'ions 41 sur plusieurs colonnes parallèles à la surface du substrat du masque On règle la profondeur de l'enlèvement de matière par le faisceau d'ions dans

chaque colonne de façon à former des éléments ayant les formes représentées sur les coupes du substrat du masque des 25 figures 5, 6 ou 7.

Dans un premier mode de réalisation, représenté sur la figure 5, on forme une cuvette de forme triangulaire à l'emplacement du défaut clair, de façon que le rayonnement lithographique incident 55 soit réfracté dans la direction 56, éloignée du précurseur du dispositif On choisit l'angle G pour obtenir une réfraction suffisante du rayonnement 55 afin de rendre le masque pratiquement opaque dans la région indiquée Il est également possible de donner à l'angle O une valeur suffisamment grande pour que le rayonnement litho35 graphique soit réfléchi de façon interne dans le masque, et ne puisse donc pratiquement pas atteindre le précurseur du dispositif Pour un substrat en verre de silice dans l'air, l'angle critique pour obtenir une réflexion interne totale

est d'environ 42 degrés.

En considérant maintenant la figure 6, on voit que, dans un autre mode de réalisation, on forme plusieurs centres de diffusion, et le rayonnement incident est diffusé dans un grand nombre de directions Bien qu'une partie du rayonnement incident puisse toujours être transmise vers le 10 précurseur du dispositif, l'amplitude est suffisamment atténuée par la diffusion pour qu'il ne se forme pratiquement pas d'image Dans un autre mode de réalisation de diffusion, le faisceau d'ions peut former des trous (non représentés) ayant un diamètre et un écartement de l'ordre de la longueur 15 d'onde du rayonnement lithographique Dans un troisième mode de réalisation, correspondant à la figure 7, le faisceau d'ions forme une lentille Cette lentille peut former à un foyer une image lithographique du rayonnement incident; du côté lointain du foyer, le rayonnement lithographique diver20 ge de façon à s'éloigner du précurseur du dispositif Selon une variante, on peut réaliser la lentille de façon que le rayonnement lithographique diverge immédiatement à partir d'elle.

Les principes ci-dessus seront illustrés de façon 25 plus complète par les Exemples suivants.

EXEMPLE 1

On a réparé un masque optique en chrome par l'enlèvement de défauts opaques (voir la figure 2) Le substrat de verre avait une épaisseur d'environ 3 millimè30 tres et portait une couche conductrice d'oxyde d'étain ayant une épaisseur d'environ 20 nanomètres Sur cette structure était formée une couche de chrome ayant une épaisseur d'environ 85 nanomètres, dans laquelle était formé un motif ayant

des lignes et des espaces d'une largeur de 0,5 micromètre Le 35 masque présentait un excès de chrome entre les lignes de chro-

me désirées, sous la forme d'un voile On a déplacé pas-àpas sur la zone du défaut un faisceau d'ions gallium de kilovolts, ayant un diamètre d'environ 180 nanomètres, produit par l'appareil de la figure 1 envisagé ci-dessus On 5 a réglé le temps d'arrêt à un point donné de façon à enlever la matière dans cette zone en descendant jusqu'au substrat de verre On a déterminé ceci en contrôlant le courant induit dans la couche d'oxyde d'étain, de la manière représentée sur la figure 3 Lorsque le défaut a été attaqué jusqu'au niveau 10 du verre, on a déplacé le faisceau d'un pas approximativement égal à la moitié du diamètre du faisceau, pour le placer dans une zone adjacente du défaut En continuant de cette manière, on a enlevé en une durée d'environ 2 secondes un défaut ayant un diamètre d'environ 1 micromètre On a obtenu des résultats 15 pratiquement similaires en utilisant des faisceaux d'ions

consistant en indium ou en or.

EXEMPLE 2

Cet Exemple montre la correction d'un défaut clair dans le masque de la figure 2 Dans cette structure, des défauts clairs étaient présents sur une zone earrée d'environ micromètres de côté Ceci signifie que le chrome était manquant dans cette partie du masque Pour obtenir une région opaque dans le verre dans la zone du défaut, on a déplacé dans 18 colonnes adjacentes un faisceau d'ions gallium de

0,6 micromètre, par ailleurs identique à la description faite dans l'Exemple 1, pour produire un centre de diffraction de forme triangulaire, comme il est représenté en coupe sur la figure 5 On a produit la pente de cette structure triangulaire en laissant le faisceau d'ions demeurer immobile

pendant de plus longues durées dans des colonnes adjacentes.

On a trouvé qu'il fallait environ 2 minutes pour produire dans la couche de verre une structure ayant des dimensions de 5 micromètres au carré et ayant un angle g d'environ

degrés.

EXEMPLE 3

Dans cet Exemple, on répare un masque pour rayons X ayant pratiquement la structure représentée sur la figure 8, par l'enlèvement de matière en excès qui produit des défauts opaques Cette structure de masque est décrite de façon plus détaillée dans le brevet US 4 253 029 Dans ce masque, un anneau de quartz 80 supporte un substrat qui comprend une couche de nitrure de bore 81 ayant une épaisseur d'environ 4,5 micromètres, et une couche de polyimide 82 ayant une épaisseur d'environ 2 micromètres, et portant une couche de tantale 83 ayant une épaisseur d'environ 30 nanomètres La partie absorbante du masque qui définit le motif en bloquant le rayonnement X incident est formée par des régions en or 84 portant une couche de tantale 85 L'or a une épaisseur caractéristique d'environ 600 à 700 nanomètres, et la couche de tantale mesure de façon caractéristique environ 80 nanomètres d'épaisseur Les défauts opaques étaient situés entre les éléments 84 désirés, et on a trouvé qu'un faisceau d'ions, comme celui décrit dans l'Exemple 1, 20 pouvait enlever aisément ces défauts opaques Pour déterminer le moment auquel le faisceau d'ions a traversé le défaut, on a contrôlé le courant dû au faisceau d'ions de la manière indiquée sur les figures 3 et 8 On a trouvé qu'en laissant le faisceau d'ions pénétrer dans la couche de polyi25 mide 82, on obtenait une indication nette de l'enlèvement du

défaut, sans endommager le substrat de façon appréciable.

Il est de façon caractéristique impossible de produire des régions opaques dans des substrats de masque pour rayons X afin de corriger un défaut clair Ceci vient du fait 30 que la plupart des matières ne produisent pas une diffusion ou une réfraction suffisantes du rayonnement X On peutcependant supprimer des défauts clairs en déposant tout d'abord une matière absorbante, par exemple de l'or, dans la zone générale du défaut On peut ensuite enlever l'or en excès par la présente technique, pour former l'élément désiré

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qui est exempt du défaut clair.

On a découvert que lorsqu'on enlève des couches relativement épaisses d'or ou d'autres matières, l'obtention de résolutions maximales exige que l'enlèvement soit effec5 tué en utilisant plusieurs expositions à un faisceau Ainsi, en déplaçant le faisceau sur la partie à enlever, on enlève à chaque passe une épaisseur de matière qui est de préférence inférieure à 2 diamètres du faisceau On peut effectuer un grand nombre de passes pour obtenir la profondeur d'enlè10 vement totale désirée Dans le cas contraire, le bord d'une cuvette enlevée tend à présenter une pente plus accentuée que si on utilise des passes multiples En outre, on a découvert qu'on obtient une amélioration de la résolution lorsqu'on enlève des couches relativement épaisses d'or ou 15 d'autres matières, par l'utilisation d'une structure à deux couches La structure comprend une couche supérieure mince, par exemple inférieure ou égale à 100 nanomètres, en une matière à faible rendement de pulvérisation, comme le molybdène, le tantale, le chrome ou l'aluminium, recouvrant une 20 couche épaisse, par exemple supérieure ou égale à 500 nanomètres, d'une matière à rendement de pulvérisation élevé, comme l'or, l'argent, le zinc, le plomb, le bismuth ou le cadmium La couche supérieure mince empêche que les parties d'intensité inférieure du faisceau d'ions (les parties latérales du faisceau) n'érodent la couche épaisse sousjacente Ceci conduit à des cuvettes pulvérisées plus étroites avec des parois latérales plus proches de la verticale dans la couche épaisse, par rapport à ce qu'on peut obtenir en l'absence de la couche supérieure mince Cette stru Qture 30 à plusieurs couches est obtenue automatiquement dans certains

processusdeformation demasque(voirla figure 8) Dans d' autres processus, on peut la former par une étape de dépôt supplémentaire.

Dans toutes les procédures ci-dessus, une caracté35 ristique très avantageuse de la présente technique consiste en ce que le faisceau d'ions utilisé pour corriger le défaut peut également servir à former une image du défaut; c'est-àdire qu'une fois qu'on a déterminé la position approximative de la zone de défaut, par exemple par des techniques optiques 5 ou par un faisceau d'électrons effectuant un balayage rapide, on peut réaliser un examen plus détaillé de la zone de défaut

en détectant des électrons secondaires ou des photons qui sont émis lorsque le faisceau d'ions tombe sur le masque.

Dans ce but, et en particulier dans le cas de masques opti10 ques en chrome, il est souhaitable de réduire la dose du faisceau d'ions pour laisser un temps suffisant pour observer la zone de défaut, sans enlever de la matière désirée au voisinage du défaut On recommande dans ce but une diminution d'un ordre de grandeur de la dose du faisceau d'ions, par rapport à celle qui est exigée pour enlever la matière d'un défaut Ceci peut être facilité par l'enregistrement de l'image formée pendant un seul balayage de la partie du masque par le faisceau d'ions, pour pouvoir disposer de durées d'observation suffisamment longues Un autre avantage impor20 tant de la présente technique consiste en ce qu'elle permet de façon caractéristique de corriger à la fois des défauts clairs et opaques sans retirer le masque de la chambre à vide Ceci réduit la manipulation du masque et le risque d'exposition à une contamination ou une détérioration Après 25 correction du masque par la présente technique, on peut le placer immédiatement dans une pellicule, ou le munir d'autres moyens de protection, qui empêchent pratiquement

l'introduction d'autres défauts.

Bien qu'on ait décrit ci-dessus l'utilisation de 30 la présente technique pour corriger des défauts dans des masques optiques et pour rayons X, la technologie des mas-ques comprend également le cas de la réalisation de masques à trous pour l'irradiation par un faisceau d'électrons de grande section ou pour l'irradiation par un faisceau d'ions 35 de grande section La présente technique permet d'effectuer non seulement la correction de défauts, mais également la modification d'un motif d'un masque On peut par exemple optimiser des tailles de dispositifs pour obtenir différentes caractéristiques d'un masque à un autre On peut également modifier un masque pour compenser des écarts dans un processus de fabrication Du fait que la présente technique enlève de la matière sur une aire totale très faible en comparaison de l'aire du masque, elle conserve la rapidité relative des processus de formation de masque classiques, tout en permet10 tant des corrections ultérieures relativement rapides Toutes ces utilisations de la présente technique entrent dans le

cadre de l'invention.

Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé

décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

REVENDI CATI ONS

1 Procédé de fabrication d'un dispositif à l'état solide par des opérations selon lesquelles on dirige un rayonnement lithographique sur un précurseur du disposi5 tif, à travers un masque à trous, dans lequel ce masque à trous comprend un substrat qui est pratiquement transparent au rayonnement lithographique, et un motif formé sur le substrat et comprenant des régions espacées qui sont pratiquement opaques au rayonnement lithographique, caractérisé 10 en ce qu'on forme le masque à trous, au moins en partie, en dirigeant un faisceau d'ions vers une partie d'un masque à corriger, ce qui fait que de la matière est enlevée du masque à corriger, afin de produire un motif désiré, et en ce que toutes les parties du masque qui sont ainsi corrigées ont une aire totale inférieure à la fraction 10-5 de l'aire

totale du masque.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau d'ions enlève de la matière opaque en

excès dans le masque, ce qui corrige un défaut opaque.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau d'ions enlève une partie du substrat pour produire une zone opaque du masque, ce qui corrige un

défaut clair.

4 Procédé selon la revendication 3, 25 en ce que le faisceau d'ions produit une région

diffracter le rayonnement lithographique.

Procédé selon la revendication 3, en ce que le faisceau d'ions produit une région

diffuser le rayonnement lithographique.

6 Procédé selon la revendication 3, en ce que le faisceau d'ions produit une région

réfracter le rayonnement lithographique.

7 Procédé selon la revendication 3, en ce que le faisceau d'ions produit une région caractérisé capable de caractérisé capable de caractérisé capable de caractérisé capable de

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réfléchir de façon interne le rayonnement lithographique.

8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on commande le faisceau d'ions en contrôlant le courant dû au faisceau d'ions qui circule dans une couche conductrice qui se trouve sur le masque. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise le faisceau d'ions pour former une image

du défaut, en déplaçant ce faisceau d'ions à proximité du défaut, tout en détectant les électrons secondaires ou les 10 photons dus à la projection du faisceau d'ions sur le masque.

Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le masque comprend une couche conductrice (Sn O 2) qui est en contact avec la quasi-totalité des régions opa15 ques espacées sur le masque.

11.l Procédé selon la revendication 19 caractérisé en ce que le masque comprend des régions en chrome espacées sur un substrat prévu pour l'utilisation avec un rayonnement

lithographique visible ou ultraviolet.

12 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le masque comprend des régions en or espacées sur un substrat prévu pour l'utilisation avec un rayonnement lithographique consistant en rayons X. 13 Dispositif à l'état solide, caractérisé en ce qu'il est fabriqué par le procédé de l'une quelconque des

revendications 1 à 12.

14 Masque lithographique comprenant un substrat qui est pratiquement transparent au rayonnement lithographique, et comprenant en outre une couche de matière dans laquelle on a défini un motif, qui est opaque au rayonnement, caractérisé en ce que ce masque comprend en outre au moins une région du substrat ( 51) qui est prévue de façon à diffracter, à réfracter, à réfléchir de façon interne ou à diffuser le rayonnement lithographique, afin d'empêcher pra35 tiquement que le rayonnement lithographique qui tombe sur

ladite région ne forme une image sur un précurseur d'un dispositif.

Masque selon la revendication 14, caractérisé

en ce que le substrat consiste en-verre.

16 Masque selon la revendication 14, caractérisé

en ce que la couche dans laquelle on a défini un motif consiste en chrome.

17 Masque selon la revendication 14, caractérisé

en ce que le substrat comprend une couche conductrice de 10 l'électricité.

18 Masque selon la revendication 17, caractérisé en ce que la couche conductrice de l'électricité consiste en

oxyde d'étain.