FR2808378A1 - Reticule actif, procede de realisation d'un tel reticule, procede de lithographie ionique utilisant un tel reticule et equipement de mise en oeuvre - Google Patents

Reticule actif, procede de realisation d'un tel reticule, procede de lithographie ionique utilisant un tel reticule et equipement de mise en oeuvre Download PDF

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Abstract

L'invention vise à réaliser une lithographie ionique à haute fiabilité, à partir d'ions mono ou multichargés. Pour ce faire, une interaction sélective est provoquée par l'application d'une différence de tensions entre une couche absorbante et une couche réfléchissante du réticule.Selon un exemple de réalisation, le réticule actif (1) comporte un substrat massif (100), une couche conductrice (101) recouverte de motifs (10) correspondants aux micromotifs à insoler. Les motifs comportent un coeur (11) en matériau conducteur relié à la borne positive (A) d'une alimentation électrique (110), la couche conductrice (101) étant reliée à l'autre borne (B), le coeur (11) des motifs étant isolé de la couche conductrice (101) par une couche (12). Une différence de tensions est appliquée entre les deux bornes (A, B) pour que les ions incidents (11, 12) soient sélectivement neutralisés et rétrodiffusés à l'approche du réticule (1).

Description

RÉTICULE ACTIF, PROCEDE DE RÉALISATION D'UN RÉTICULE, PROCEDE DE LITHOGRAPHIE IONIQUE UTILISANT UN RÉTICULE ET ÉQUIPEMENT DE MISE EN #UVRE invention concerne un réticule actif, son procédé de realisation et contrôle, ainsi qu' procédé de lithographie par voie ionique utilisant un réticule actif. Elle concerne également un équipement de lithographie utilisant ce réticule actif et permettant de mettre en #uvre le procédé de lithographie ionique.
L'invention s'applique au domaine de la micro- électronique sur substrat de silicium, et plus particulièrement à la fabrication de circuits intégrés, de mémoires à très haute densité d'intégration et autres composants de la micro-électronique, notamment ceux relatifs microsystèmes, qui nécessitent 1a réalisation de motifs haute précision.
Pour réaliser ces motifs, i1 est procédé parmi d'autres étapes de fabrication, successivement à une phase de lithographie et à une phase de gravure.
La lithographie par radiations lumineuses ou photolithographie consiste d'abord à napper la couche à graver déposee sur une tranche de silicium d'une résine photosensible, puis à insoler 1a résine photosensible à l'aide d'un rayonnement ultraviolet, à travers un masque dont les motifs représentent ceux du circuit intégré. Une image est ainsi déposée et développée dans la résine photosensible.
Après développement, les zones réalisées par la révélation de l'image servent de masque à la gravure de la couche sous 'acente à la résine par attaque ionique réactive dite RIE (initiales de Reactive Ionic Etching en terminologie anglo-saxonne) ou par attaque chimique, pour faire apparaître la couche sous-jacente, selon les
Figure img00020001
contours <SEP> motifs <SEP> souhaités. <SEP> Puis <SEP> la <SEP> résine <SEP> éliminée
<tb> à <SEP> l'aide <SEP> un <SEP> solvant <SEP> sélectif. <SEP> Selon <SEP> les <SEP> besoins, <SEP> la
<tb> couche <SEP> à <SEP> graver, <SEP> peut <SEP> être <SEP> une <SEP> couche <SEP> conductrice, <SEP> par
<tb> exemple <SEP> d'aluminium, <SEP> une <SEP> couche <SEP> diélectrique, <SEP> comme <SEP> du
<tb> Si02, <SEP> Si3N4 <SEP> Ta205, <SEP> TiO2, <SEP> W03, <SEP> A1203, <SEP> NiO, <SEP> etc <SEP> .. <SEP> ou <SEP> une
<tb> couche <SEP> semi <SEP> conductrice.
<tb> Cependant, <SEP> les <SEP> procédés <SEP> photolithographiques
<tb> sont <SEP> de <SEP> plus <SEP> en <SEP> plus <SEP> délicats <SEP> à <SEP> mettre <SEP> en <SEP> oeuvre <SEP> du <SEP> fait <SEP> que
<tb> les <SEP> motifs <SEP> a <SEP> réaliser <SEP> ont <SEP> des <SEP> dimensions <SEP> de <SEP> plus <SEP> en <SEP> plus
<tb> réduites, <SEP> par <SEP> exemple <SEP> sensiblement <SEP> inférieures <SEP> micron
<tb> on <SEP> parle <SEP> alors <SEP> de <SEP> micromotifs <SEP> et <SEP> de <SEP> procédés
<tb> micro <SEP> lithographiques. <SEP> De <SEP> plus, <SEP> les <SEP> circuits, <SEP> plus <SEP> en
<tb> plus <SEP> complexes, <SEP> nécessitent <SEP> à <SEP> l'heure <SEP> actuelle <SEP> la
<tb> superposition <SEP> de <SEP> plus <SEP> de <SEP> dix <SEP> niveaux <SEP> de <SEP> masquage <SEP> ou <SEP> même
<tb> davantage, <SEP> avec <SEP> des <SEP> précisions <SEP> d'alignement <SEP> pouvant <SEP> aller
<tb> jusqu'à <SEP> la <SEP> centaine <SEP> d'angstrêms <SEP> et <SEP> même <SEP> au-delà.
<tb> Pour <SEP> augmenter <SEP> la <SEP> résolution <SEP> de <SEP> l'image
<tb> enregistrée, <SEP> il <SEP> est <SEP> apparu <SEP> nécessaire <SEP> d'utiliser <SEP> un
<tb> rayonnement <SEP> d'insolation <SEP> pour <SEP> la <SEP> lithographie <SEP> de <SEP> plus
<tb> courte <SEP> longueur <SEP> d'onde <SEP> possible, <SEP> associée <SEP> à <SEP> une <SEP> énergie <SEP> la
<tb> plus <SEP> élevée <SEP> possible. <SEP> C'est <SEP> ainsi <SEP> que, <SEP> comme <SEP> décrit <SEP> dans
<tb> l'article <SEP> du <SEP> journal <SEP> <SEP> Semiconductor <SEP> International <SEP> <SEP> de
<tb> mars <SEP> 1999, <SEP> intitulé <SEP> <SEP> Next <SEP> Génération <SEP> Lithography <SEP> Tools
<tb> The <SEP> Choices <SEP> Narrow <SEP> , <SEP> les <SEP> équipements <SEP> actuels <SEP> utilisent <SEP> des
<tb> lasers <SEP> excimères <SEP> de <SEP> longueur <SEP> d'onde <SEP> égale <SEP> à <SEP> 248nm, <SEP> dans <SEP> des
<tb> dispositifs <SEP> appelés <SEP> DUV <SEP> (initiales <SEP> de <SEP> <SEP> Deep <SEP> Ultra
<tb> Violet <SEP> , <SEP> c'est-à-dire <SEP> <SEP> ultraviolet <SEP> profond <SEP> <SEP> en
<tb> terminologie <SEP> anglo-saxonne).
<tb> Des <SEP> dispositifs <SEP> utilisant <SEP> une <SEP> longueur <SEP> d'onde
<tb> encore <SEP> plus <SEP> courte <SEP> sont <SEP> également <SEP> décrits. <SEP> Ces <SEP> dispositifs,
<tb> appelés <SEP> (initiales <SEP> de <SEP> <SEP> Extrem <SEP> Ultra <SEP> Violet <SEP> , <SEP> c'est-à dire <SEP> <SEP> ultraviolet <SEP> extrême <SEP> <SEP> en <SEP> terminologie <SEP> anglo saxonne), <SEP> mettent <SEP> en <SEP> ceuvre <SEP> un <SEP> rayonnement <SEP> de <SEP> longueur d'onde égale à 157 nm, proche des rayons X mous. EUV fonctionnent sous vide et utilisent comme source jet supersonique de Xénon chauffé par un laser de type produisant des radiations d'énergie de l'ordre 45 Cette solution est complexe et coûteuse à mettre en #uvre.
Ce type de technologie définit 1a limite de ce il est possible d'obtenir en optimisant les performances des équipements optiques.
Par ailleurs, d'autres technologies non optiques se sont développées, basées sur l'utilisation dè rayons X, de faisceaux d'électrons ou de faisceaux ioniques. Ces techniques combinent l'utilisation d'un réticule, servant de masque, et d'une optique de réduction pour former le flux d'insolation projeté sur la résine photosensible. La présente invention relève de 1a lithographie ionique.
Les techniques basées sur l'utilisation des rayons X butent sur la difficulté de réalisation d'un réticule suffisamment stable et d'une optique de réduction des dimensions du faisceau issu du réticule, indispensables pour l'industrialisation de l'équipement. En particulier, le réticule, qui forme le masque associé à l'optique de réduction, est constitué d'une fine membrane fragile et instable, destinée à supporter des motifs en or. Un tel réticule est donc hautement délicat à réaliser.
I1 en est de même de la lithographie par faisceaux d'électrons : le réticule est encore plus délicat à réaliser et à conserver car il est constitué d'une membrane sensiblement plus fine que celle dédiées aux rayons X. Cette technique est coûteuse mais permet une bonne résolution. La lithographie ionique IPL (initiales de Ion Projecting Lithography , c'est-à-dire Lithographie par projection d'Ions en terminologie anglo-saxonne) présente les avantages d'utiliser des sources puissantes combinées à des dispositifs de réduction ionique performants. Selon cette technique, les ions (hydrogène, hélium ou autre gaz rare) génerés par une source à électrodes multiples, passent travers de moyens électromagnétiques qui permettent de sélectionner leur énergie (de l'ordre de quelques électronvolts), et plus spécialement de former un faisceau rigoureusement parallèle et uniforme, les ions étant ensuite projetés sur la résine après avoir traversé le réticule.
Jusqu'à présent, le réticule traversé du type stencil , c'est-à-dire du type pochoir à fenêtres de transmission. Ces réticules ne sont pas précis, se déforment aisément sous l'énergie du faisceau ionique, ne permettent pas de faire tous les motifs de gravure souhaités, en particulier les îlots, et sont difficiles à fabriquer.
L'invention vise à réaliser une lithographie ionique à haute résolution et haute fiabilité, à partir d'ions mono ou multichargés, et qui ne présente pas les défauts précités.
Pour ce faire, une interaction est réalisée entre les ions du faisceau fortement décéléré et des matériaux actifs du réticule aptes à réfléchir sélectivement ces ions en fonction des motifs à graver. L'interaction est provoquée par l'application une différence de tensions entre une couche absorbante une couche réfléchissante des ions, la couche réfléchissante formant une configuration similaire aux micromotifs à insoler dans la tranche par lithographie ionique. Plus précisément, l'invention a pour objet un réticule actif pour lithographie ionique, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat massif, sur lequel est déposée une couche conductrice l'électricité recouverte de motifs correspondants aux micromotifs à insoler. Les motifs comportent un c#ur en matériau conducteur relié à une borne d'une alimentation électrique, alors que la couche conductrice est reliée à l'autre borne de cette alimentation, le c#ur des motifs étant isolé de la couche conductrice par une couche isolante. Une différence de tensions déterminée est alors appliquée entre les deux bornes pour que des ions incidents soient sélectivement neutralisés et rétrodiffuses à l'approche du réticule par la couche conductrice par les motifs suivant les tensions appliquées, de sorte que les ions rétrodiffusés forment le faisceau d'insolation pour la gravure des motifs à lithographier.
Selon une forme de réalisation particulière, les motifs correspondent directement aux micromotifs à insoler, et se composent alors d'un c#ur enrobé dans une couche d'encapsulation isolante et relié à la borne positive de l'alimentation, la couche conductrice (101) étant reliée à l'autre borne de cette alimentation.
Le substrat massif, généralement isolant, peut être formé par un matériau amorphe, tel que de la silice fondue. La couche d'encapsulation peut être en matériau diélectrique et/ou semi-conducteur, en particulier en matériau semi-conducteur dopé pour augmenter la résistivité.
Avantageusement, le matériau de la couche conductrice est différent matériau constitutif du c#ur des motifs pour permettre gravure sélective. Selon une autre forme de réalisation, les motifs se composent d'un c#ur en couche métallique disposée sur la couche isolante en matériau diélectrique, la couche conductrice étant reliée à la borne positive de alimentation et les c#urs des motifs à l'autre borne de cette alimentation. Dans ce cas, ce sont les configurations complémentaires de la couche conductrice formés entre les motifs, apparaissant entre les motifs couches découpées, qui correspondent aux micromotifs à insoler. L'invention concerne également procédé particulièrement adapté à la réalisation d'un réticule actif.
Ce procédé consiste à déposer sur substrat une succession de couches minces, comportant une couche diélectrique entre une première et une seconde couches.
Selon un mode de réalisation, il consiste à déposer également une couche d'enrobage et une couche de resine, puis à graver finement cette couche de résine pour former des configurations de motifs en résine correspondant directement aux micromotifs à insoler par lithographie ionique, et à graver sélectivement les couches minces sans graver la première couche conductrice. Les couches gravées sont alors nappées par une seconde couche d'enrobage, cette couche d'enrobage étant ensuite gravée sélectivement entre motifs.
La résine résiduelle configurée est éliminée pour former des motifs composés d'un c#ur provenant de la seconde couche conductrice encapsulé par une couche d'enrobage sur trois de ses faces, et d'isolation de la première couche conductrice sur sa quatrième face. Cette couche conductrice et les c#urs des motifs sont portés respectivement à des niveaux de potentiels électriques tels que des ions incidents de lithographie ionique sont respectivement neutralisés et rétrodiffusés Selon un autre mode de mise en #uvre, les couches déposées sur le substrat ne comportent que la couche diélectrique entre une première et une seconde couches conductrices. La seconde couche conductrice et la couche diélectrique sont alors gravées finement pour former des structures de motifs correspondant aux micromotifs à insoler par lithographie ionique. La première couche conductrice et les c#urs provenant de la seconde couche conductrice des motifs sont portés respectivement à des niveaux potentiels électriques tels que des ions incidents de lithographie ionique sont respectivement rétrodiffusés et neutralisés.
Un autre objet de l'invention un procédé de lithographie ionique utilisant le reticule actif précédemment présenté. Un tel procédé est effectué sous vide pour former des motifs sur une couche superficielle d'un substrat nappée d'un matériau ionosensible, du type utilisant source d'ions et un réticule pour former un faisceau ions dont le profil d'intensité correspond aux motifs à réaliser par insolation du matériau ionosensible, après concentration à travers une optique ionique réductrice. La mise en forme du faisceau d'ions et 1a sélection ionique en charge, en vitesse, en densité et en direction forment un faisceau homogène et parallèle. Une décélération des ions est alors provoquée à l'approche du réticule jusqu'à atteindre un niveau d'énergie cinétique proche de zéro. Les ions sont alors rétrodiffusés sur le réticule selon les motifs à réaliser par répulsion électrostatique provoquée par une application sélective des potentiels électriques sur ce réticule. Le faisceau ionique sélectivement rétrodiffusé est ensuite accéléré, avant d'être concentré par réduction à travers l'optique ionique réductrice et d'insoler le matériau ionosensible.
Le procédé selon l'invention présente entre autres l'avantage de permettre une insolation apte à réaliser tout type de motif, comme en photo lithographie classique, notamment des motifs comportant des îlots, ce que ne permettent pas les réticules de type à transmission utilisé en lithographie ionique, tels que les réticules de type pochoir.
L'invention concerne également un équipement de lithographie ionique sous vide utilisant le réticule précédemment présenté. Un tel équipement comporte source production d'ions de type ECR (initiales Electron Cyclotron Resonance en dénomination anglo- saxonne) couplée à des moyens de contrôle et de sélection en charge, en densité, en vitesse et en direction des ions et à des moyens de décélération des ions à l'approche d'un réticule selon l'invention, monté sur des moyens mobiles selon direction. Des moyens d'accélération des ions rétrodiffusés par le réticule projettent ce faisceau, après réduction par des moyens optiques de rétrécissement, sur résine ionosensible à insoler. La résine et la tranche semi-conducteur sont montés sur des moyens mobiles selon deux directions orthogonales.
Selon des modes particuliers de mise en ceuvre - la source ECR produit des ions dont l'énergie cinétique est comprise entre 5 et 20 keV/q par application d'une tension d'extraction d'une dizaine de kilovoits ; - les ions générés sont des ions de gaz rares de charge uniforme, pris parmi les gaz Argon, Azote, Néon, Krypton Xénon, les ions étant sélectionnés en nature et en direction par tri magnétique en fonction de leur rapport charge/masse, par exemple par spectromètre de masse ;
Figure img00090001
- <SEP> la <SEP> densité <SEP> des <SEP> ions <SEP> à <SEP> l'approche <SEP> du <SEP> réticule
<tb> est <SEP> comprise <SEP> entre <SEP> 108 <SEP> et <SEP> 101 <SEP> ions/cmL.s, <SEP> de <SEP> préférence
<tb> entre <SEP> 101' <SEP> et <SEP> 1015 <SEP> ions/cmz. <SEP> s <SEP> ;
<tb> - <SEP> la <SEP> direction <SEP> et <SEP> 1a <SEP> densité <SEP> des <SEP> ions <SEP> sont
<tb> controlées <SEP> par <SEP> des <SEP> moyens <SEP> de <SEP> réglage <SEP> de <SEP> la <SEP> source <SEP> d'ions <SEP> et
<tb> de <SEP> réglage <SEP> des <SEP> dimensions <SEP> du <SEP> faisceau <SEP> par <SEP> application
<tb> d'un <SEP> champ <SEP> électrique <SEP> et/ou <SEP> magnétique <SEP> ;
<tb> - <SEP> une <SEP> sélection <SEP> fine <SEP> des <SEP> ions <SEP> en <SEP> direction, <SEP> en
<tb> vitesse <SEP> et <SEP> en <SEP> parallélisme <SEP> est <SEP> réalisée <SEP> respectivement <SEP> par
<tb> un <SEP> scanner, <SEP> par <SEP> des <SEP> moyens <SEP> de <SEP> filtrage <SEP> de <SEP> type <SEP> passe-bande
<tb> ou <SEP> passe-haut <SEP> à <SEP> champ <SEP> électrique, <SEP> qui <SEP> sélectionnent <SEP> les
<tb> ions <SEP> vitesse <SEP> en <SEP> fonction <SEP> de <SEP> leur <SEP> énergie <SEP> cinétique, <SEP> et
<tb> par <SEP> moyens <SEP> de <SEP> collimation, <SEP> qui <SEP> sélectionnent <SEP> les <SEP> ions
<tb> en <SEP> direction <SEP> par <SEP> élimination <SEP> des <SEP> ions <SEP> dont <SEP> la <SEP> vitesse
<tb> latérale <SEP> est <SEP> supérieure <SEP> à <SEP> un <SEP> certain <SEP> seuil <SEP> ; <SEP> moyens <SEP> de'
<tb> collimation <SEP> sont <SEP> constitués <SEP> préférentiellement <SEP> par <SEP> une
<tb> série <SEP> de <SEP> diaphragmes <SEP> de <SEP> diamètre <SEP> millimétrique <SEP> distants <SEP> de
<tb> quelques <SEP> dizaines <SEP> de <SEP> centimètres <SEP> ;
<tb> - <SEP> la <SEP> décélération <SEP> des <SEP> ions <SEP> est <SEP> obtenue <SEP> par
<tb> l'application <SEP> d'un <SEP> champ <SEP> électrique <SEP> contrôlé <SEP> par <SEP> une
<tb> tension <SEP> de <SEP> décélération <SEP> d'une <SEP> dizaine <SEP> de <SEP> kilovolts.
<tb> D'autres <SEP> caractéristiques <SEP> et <SEP> avantages <SEP> de
<tb> l'invention <SEP> apparaîtront <SEP> au <SEP> cours <SEP> de <SEP> la <SEP> description <SEP> qui
<tb> suit, <SEP> relative <SEP> à <SEP> des <SEP> exemples <SEP> détaillés <SEP> de <SEP> réalisation, <SEP> en
<tb> référence <SEP> aux <SEP> figures <SEP> annexées, <SEP> qui <SEP> représentent
<tb> respectivement
<tb> - <SEP> la <SEP> figure <SEP> 1, <SEP> une <SEP> vue <SEP> en <SEP> coupe <SEP> schématique
<tb> d'un <SEP> exemple <SEP> de <SEP> réticule <SEP> actif <SEP> selon <SEP> une <SEP> forme <SEP> de
<tb> réalisation <SEP> de <SEP> l'invention <SEP> ;
<tb> - <SEP> les <SEP> figures <SEP> 2a <SEP> à <SEP> 2d, <SEP> les <SEP> principales <SEP> étapes
<tb> de <SEP> mise <SEP> en <SEP> #uvre <SEP> d'un <SEP> procédé <SEP> de <SEP> réalisation <SEP> selon
<tb> l'invention <SEP> d'un <SEP> tel <SEP> réticule <SEP> actif <SEP> ; <SEP> et - la figure 3, une vue en coupe schématique d'un exemple de réticule actif selon une autre forme de réalisation de l'invention.
Des références identiques indiquées sur différentes figures désignent des objets identiques ou équivalents.
Un exemple de réticule actif 1 selon l'invention comporte, comme représenté sur la figure 1, un substrat 100 en silice fondue sur lequel est déposée une couche conductrice en or<B>101.</B> D'autres matériaux conducteurs, tels que le nickel ou le chrome, peu sensibles à l'oxydation, peuvent également être utilisés.
Sur cette couche conductrice, des motifs 10 sont realisés en matériau conducteur encapsulé 11, en nickel dans l'exemple de réalisation, mais pourrait être constitués dans un autre matériau conducteur, de préférence différent de celui de la couche 101 du fait de la gravure sélective à effectuer comme expliqué plus loin.
Les motifs 10 comportent une couche d'encapsulation 12 d'environ<B>100</B> Â d'épaisseur La couche d'encapsulation est en silice, mais peut être formée par tout matériau diélectrique ou matériau semi conducteur, comme silicium, ou par une répartition de deux types de materiaux. La très faible épaisseur de cette couche d'enrobage dite d'encapsulation lorsqu'elle entoure complètement le cour des motifs, permet de realiser des motifs de très petite dimension.
La couche conductrice <B>101</B> est soumise à la tension d'accélération d'environ 10 kilovolts des ions incidents destinés, après rétroréflexion sur le réticule 1, à insoler la tranche lors d'une lithographie ionique. Dans l'exemple de réalisation, les ions sont des ions Ar4 émis par une source ECR et sélectionnés en direction et énergie
Figure img00110001
des <SEP> moyens <SEP> électromagnétiques <SEP> appropriés, <SEP> connus <SEP> de
<tb> homme <SEP> de <SEP> l'art, <SEP> pour <SEP> former <SEP> un <SEP> faisceau <SEP> F <SEP> d'ions
<tb> parallèle <SEP> et <SEP> homogène.
<tb> Une <SEP> source <SEP> d'alimentation <SEP> 110 <SEP> de <SEP> 5 <SEP> volts
<tb> environ <SEP> comporte <SEP> une <SEP> borne <SEP> A <SEP> au <SEP> potentiel <SEP> zéro <SEP> (reliée <SEP> à <SEP> la
<tb> masse), <SEP> connectée <SEP> sur <SEP> la <SEP> couche <SEP> conductrice <SEP> 101, <SEP> et <SEP> une
<tb> borne <SEP> B <SEP> connectée <SEP> au <SEP> cceur <SEP> de <SEP> nickel <SEP> 11 <SEP> des <SEP> motifs <SEP> 10.
<tb> Lorsque <SEP> la <SEP> différence <SEP> de <SEP> tensions <SEP> de <SEP> 5 <SEP> volts
<tb> appliquée, <SEP> des <SEP> charges <SEP> électrostatiques <SEP> indiquées <SEP> par
<tb> " <SEP> + <SEP> " <SEP> sur <SEP> la <SEP> figure <SEP> 1, <SEP> se <SEP> forment <SEP> dans <SEP> la <SEP> couche
<tb> d'encapsulation <SEP> 12. <SEP> La <SEP> charge <SEP> globale <SEP> ainsi <SEP> formée <SEP> est
<tb> suffisamment <SEP> élevée, <SEP> compte <SEP> tenu <SEP> de <SEP> la <SEP> tension <SEP> appliquée <SEP> et
<tb> de <SEP> la <SEP> très <SEP> faible <SEP> épaisseur <SEP> de <SEP> la <SEP> couche <SEP> d'encapsulation
<tb> (une <SEP> centaine <SEP> d'angstrdm), <SEP> pour <SEP> repousser <SEP> les <SEP> ions <SEP> du
<tb> faisceau <SEP> F <SEP> préalablement <SEP> décéléré. <SEP> Les <SEP> ions <SEP> incidents, <SEP> tels
<tb> que <SEP> les <SEP> ions <SEP> I1 <SEP> (flèches <SEP> Fl), <SEP> repoussés <SEP> à <SEP> l'approche <SEP> des
<tb> charges <SEP> de <SEP> la <SEP> couche <SEP> 12 <SEP> repartent <SEP> en <SEP> sens <SEP> inverse <SEP> (flèches
<tb> F2).
<tb> Entre <SEP> les <SEP> motifs, <SEP> les <SEP> ions <SEP> incidents, <SEP> tels <SEP> que
<tb> les <SEP> ions <SEP> 12 <SEP> (flèches <SEP> F3) <SEP> qui <SEP> approchent <SEP> directement <SEP> la
<tb> couche <SEP> conductrice <SEP> 101, <SEP> sont <SEP> neutralisés.
<tb> Les <SEP> ions <SEP> réfléchis <SEP> par <SEP> les <SEP> charges <SEP> des <SEP> motifs,
<tb> sont <SEP> ensuite <SEP> repris <SEP> par <SEP> une <SEP> optique <SEP> ionique <SEP> réduction,
<tb> viennent <SEP> insoler <SEP> une <SEP> résine <SEP> ionosensible <SEP> deposée <SEP> sur <SEP> la
<tb> tranche <SEP> de <SEP> silicium <SEP> à <SEP> graver.
<tb> Cet <SEP> exemple <SEP> illustre <SEP> plus <SEP> particulièrement <SEP> le
<tb> mode <SEP> de <SEP> fonctionnement <SEP> d'un <SEP> réticule <SEP> selon <SEP> l'invention
<tb> lorsque <SEP> la <SEP> couche <SEP> d'enrobage <SEP> est <SEP> formée <SEP> par <SEP> un <SEP> matériau
<tb> diélectrique.
<tb> Lorsque <SEP> la <SEP> couche <SEP> d'enrobage <SEP> est <SEP> couche <SEP> de
<tb> matériau <SEP> semi-conducteur, <SEP> par <SEP> exemple <SEP> du <SEP> silicium, <SEP> les <SEP> ions
<tb> ' <SEP> approchent <SEP> cette <SEP> couche <SEP> génèrent <SEP> eux-mêmes <SEP> charges,
<tb> mécanisme <SEP> dû <SEP> à <SEP> l'effet <SEP> dit <SEP> <SEP> trampoline <SEP> . <SEP> Un <SEP> tel <SEP> effet <SEP> est décrit par exemple dans un article de J.-P. Briand et al, paru dans le journal de Physics Review, volume A55, R2523 (1997) Les charges générées par les motifs conducteurs viennent alors renforcer la répulsion des ions.
Que l'encapsulation soit réalisé par un matériau diélectrique ou semi-conducteur, le motif encapsulé accepte des tensions aussi élevées que 5 volts, sans n'apparaisse pour autant d'arc entre ce motif et la couche conductrice. Par exemple, avec la silice comme matériau d'enrobage, le champ de claquage est supérieur à 10 volts pour une épaisseur de 100 Â de Si02. Avec marge de sécurité suffisante, on peut bien faire enrobage de 100 A d'épaisseur, et appliquer une tension 5 volts.
Les figures 2a à 2d illustrent les principales phases d'un procédé de réalisation de l'exemple de réticule selon l'invention qui vient d'être décrit.
En référence à la figure 2a, il apparaît un substrat de silice fondu 100 sur lequel ont été successivement déposées des couches 101 à 104 formant ensemble multicouche de différents matériaux. Le procédé dépôt choisi parmi ceux connus de l'homme de l'art, par exemple dépôt sous vide en phase vapeur (LPVD abrégé).
Une première couche conductrice en or 101 d'abord déposée sur une épaisseur comprise entre quelques centaines d'angstrôms et environ un micron. Cette couche peut être de l'or, du nickel, du chrome, choisi pour ne pas être sensible à l'oxydation. Cette couche conductrice est reliée à la masse de l'alimentation électrique comme expliqué plus haut.
Sur cette couche 101 est déposée une couche diélectrique mince de silice 102, de 100 A d'épaisseur environ. D'autres matériaux diélectriques, comme du nitrure de silicium peuvent être mis en #uvre.
Puis, une deuxième couche conductrice mince de nickel 103 est déposée sur une épaisseur de l'ordre de 100 Â. Comme dans cet exemple, cette seconde couche est de préférence de composition différente de celle de la première couche car elle est destinée à être gravée, alors que la première couche ne l'est pas. Cette seconde couche peut également être en tungstène ou aluminium.
Cette seconde couche conductrice 103 est nappée d'une couche d'enrobage 104 en nitrure de silicium d'épaisseur environ égale à 100 D'autres matériaux diélectriques peuvent être utilisés, comme de la silice, ou des matériaux semi-conducteurs, comme du silicium, en particulier des matériaux semi-conducteurs faiblement dopés pour augmenter leur résistivité.
Enfin une couche de résine 105 est déposée, puis gravée (en traits pointillés la figure 2a) suivant la configuration 106 des motifs à réaliser. La gravure est réalisée dans l'exemple illustre par gravure ionique réactive (RIE, initiales de Réactive Ionic Etching en terminologie anglo-saxonne), afin pouvoir définir des motifs de haute précision.
La configuration correspond, à un coefficient multiplicateur près, à celle des motifs à graver sur la tranche dans le procédé de lithographie ionique selon l'invention mettant en #uvre le réticule, du fait de l'utilisation d'une optique réduction dans ce procédé.
L'étape suivante (figure consiste à graver les couches 102 à 104 suivant la configuration 106 des motifs. La gravure attaque la couche d'enrobage supérieure 104, la couche conductrice supérieure 103 ainsi que la couche diélectrique intermédiaire 102, la gravure s'arretant sur la surface de la première couche conductrice 101.
Pour faciliter l'arrêt de la gravure sur la surface de la première couche conductrice 101, la composition de cette première couche conductrice est avantageusement choisie, par exemple en or comme dans l'exemple illustré, afin qu'elle ne se grave pas selon les méthodes de gravure sélectives connues de l'homme de l'art, comme l'est la deuxième couche conductrice 103.
Les motifs formés dans la deuxième couche conductrice 103 sont reliés à 1a borne positive de l'alimentation électrique qui fournit la tension de 5 vols, comme expliqué plus haut. Ces liaisons sont réalisées selon des techniques connues de l'homme de l'art.
La figure 2c illustre le dépôt sur l'ensemble des couches gravées selon 1a configuration 106 et sur .la couche de base en or 101, d'une seconde couche d'enrobage 107 semblable à la première 104. Cette couche d'enrobage 107 sélectivement gravée de manière conserver l'enrobage sur les deux faces latérales 107a 107b des couches configurées selon la configuration 106 motifs. Cette gravure sélective est effectuée par RIE.
Finalement, en référence à la figure 2d, la couche de résine configurée 105 est éliminée pour finir de former les motifs 10, constitués par un c#ur 11 provenant de la couche de nickel configurée 103, encapsulé par un enrobage 12 provenant, sur ses faces latérales 107a et 107b, de la couche d'enrobage 107 et, sur ses faces respectivement supérieure lls et inférieure 11i, des couches d'enrobage supérieure 104 et de silice Un autre exemple de réticule actif l' selon l'invention comporte, comme illustré en figure 3, le substrat 100 sur lequel est déposée une couche conductrice en or 101, d'environ 500 Â. Sur cette couche apparaissent motifs 10' formés d'une couche de tungstène 11' déposée une couche de matériau diélectrique 12', de silice l'occurrence. La couche métallique pourrait être realisée en un autre matériau conducteur, par exemple en aluminium.
Les deux couches des motifs 10' sont des couches minces d'environ 100 Â d'épaisseur chacune Les motifs 10' sont configurés de sorte que la couche conductrice 101, qui apparaît entre ces motifs, corresponde aux micromotifs à insoler, au coefficient de reduction près du fait de l'optique réductrice à introduire pour l'insolation. Les motifs 10' sont complémentaires des motifs 10 de 1a solution précédente.
La borne positive A de la source d'alimentation <B>110,</B> au potentiel + 5 volts environ, est connectée à la couche conductrice 101, et la borne B reliée à la masse est connectée à la couche de tungstène 11' des motifs 10'.
Lorsque la différence de tensions de 5 volts est appliquée, des charges électrostatiques indiquées par des " + " sur la figure 3, se forment dans la couche conductrice 101. La charge globale ainsi formée est suffisamment élevée, compte tenu de la tension'appliquée et de la très faible épaisseur des motifs (environ deux cents angstrôms), pour repousser les ions du faisceau prealablement décéléré. Les ions incidents*entre les motifs 10 , tels que les ions I1 (flèches F1), sont repoussés à l'approche des charges de la couche 101 et repartent en sens inverse (flèches F2).
Les ions incidents en direction des motifs 10', tels que les ions 12 (flèches F3) sont absorbés par la couche métallique 11'. Les ions réfléchis par les charges des motifs, sont ensuite repris par l'optique ionique de réduction, viennent insoler la résine ionosensible déposée sur tranche de silicium à graver.
Pour réaliser les motifs selon ce deuxième exemple de réalisation, le procédé est du type décrit précedemment mais est simplifié. Sur le substrat 100, couches d'or, de silice et de tungstène sont déposées les méthodes connues dans les conditions également connues. Les couches de tungstène et d'isolant diélectrique sont ensuite gravées finement par RIE ou toute autre technique, afin de faire apparaître, entre les motifs non gravés, des configurations correspondantes aux micromotifs à insoler.
L'invention n'est pas limitée aux exemples réalisation décrits et représentés. I1 est par exemple possible d'utiliser toute source d'ions connue de l'homme de art car l'invention peut utiliser tout type d'ions Par ailleurs, il est possible, dans le deuxième mode de réalisation décrit, de graver les couches superficielles de sorte que les motifs restants correspondent directement aux configurations des micromotifs à insoler, la borne positive de l'alimentation étant connectée à la couche métallique des motifs pour repousser les ions incidents lors de la lithographie.

Claims (3)

REVENDICATIONS
1. Réticule actif pour lithographie ionique, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat massif ( , sur lequel est déposée une couche conductrice l'électricité (l01) recouverte de motifs (10, 10') correspondants aux micromotifs à insoler, en ce que les motifs comportent un c#ur (11, 11') en matériau conducteur relié à une borne d'une alimentation électrique 10), alors que 1a couche conductrice (101) est reliée à autre borne de cette alimentation (110), le c#ur (11, 1 ) des motifs étant isolé de la couche conductrice (101) par couche isolante (11i, 12'), et en ce qu'une différence tensions déterminée est appliquée entre les deux bornes pour que des ions incidents (Il, 12) soient sélectivement neutralisés et rétrodiffusés à l'approche du réticule l' par la couche conductrice (101) ou par les motifs suivant les tensions appliquées, de sorte que les ions retrodiffusés (Il) forment le faisceau d'insolation pour la gravure des motifs à lithographier.
2. Réticule actif selon la revendication 1, dans lequel les motifs correspondent directement micromotifs à insoler et se composent d'un cceur (11) enrobé dans une couche d'encapsulation isolante (12) et relié à borne positive (A) de l'alimentation (110), la couche conductrice (101) étant reliée à l'autre borne (B) de cette alimentation (110), et dans lequel la couche d'encapsulation (12) des motifs (10) est en matériau diélectrique et/ou semi-conducteur, de préférence à résistivité augmentée par dopage.
3. Réticule actif selon la revendication précédente, dans lequel le matériau de la couche conductrice (101) est différent du matériau constitutif du
<tb> neutralisés <SEP> et <SEP> rétrodiffusés. 6. Procédé de réalisation d'un réticule selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer sur un substrat (100) une succession de couches comportant couche diélectrique (102) entre première et une seconde couches conductrices (101, ), à graver finement seconde couche conductrice (103) et la couche diélectri (102) pour former des structures gravées de motifs ( ) correspondant aux micromotifs à insoler par lithographie ionique, la première couche conductrice (101) et les c#urs (11') provenant de la seconde couche conductrice des motifs (103) étant portés respectivement à des niveaux de potentiels électriques tels que des ions incidents de lithographie ionique sont respectivement rétrodiffusés et neutralisés. 7. Procédé de lithographie ionique effectué sous vide pour former des micromotifs sur une couche superficielle d'un substrat nappée d' matériau ionosensible, utilisant une source d'ions réticule actif selon l'une quelconque des revendications à 4, pour former un faisceau d'ions dont le profil d'intensité correspond aux micromotifs à réaliser par insolation du matériau ionosensible, après concentration à travers une optique ionique réductrice, dans lequel un faisceau homogène et parallèle d'ions est formé par sélection ionique en charge, en vitesse, en densité et en direction, une décélération des ions est provoquée à l'approche du réticule jusqu'à atteindre un niveau d'énergie cinétique proche de zéro, les ions (I1) sont rétrodiffusés sur le réticule actif selon les micromotifs à réaliser par répulsion électrostatique provoquée par une application sélective des potentiels électriques sur ce réticule, et le faisceau ionique sélectivement rétrodiffusé ensuite accéléré, avant d'être concentré par réduction a travers l'optique ionique réductrice pour insoler le matériau ionosensible. 8. Equipement de lithographie ionique sous vide utilisant un réticule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une source de production d'ions de type ECR est couplée à des moyens de contrôle et de sélection en charge, en densité, en vitesse et en direction des ions, et à des moyens de décéleration des ions à l'approche du réticule, des moyens d'accélération du faisceau rétrodiffusé par le réticule (1, l') projettent ce faisceau, après réduction par des moyens optiques de rétrécissement, sur la résine ionosensible à insoler. 9. Equipement de lithographie ionique selon la revendication 8, dans lequel la source ECR produit des ions dont l'énergie cinétique est comprise entre 5 20 keV/q par application d'une tension d'extraction d'une zaine de kilovolts, les ions générés étant des ions de rares de charge uniforme, pris parmi les gaz Argon, Azote, Néon, Krypton et Xénon, les ions étant sélectionnés en nature et en direction par tri magnétique en fonction de leur rapport charge/masse. 10. Equipement de lithographie ionique selon la revendication 9, dans lequel les ions produits sont des ions Argon de charge uniforme comprise, au sens large, entre +8 +18, la densité des ions à l'approche du réticule comprise entre 10s et<B>1016</B> ions /cm'.s, de préférence entre 101` et 1015 ions/cm`.s, et la direction et la densite des ions sont contrôlées par des moyens de réglage de la source d'ions et de réglage des dimensions du faisceau par l'application d'un champ électrique et/ou magnétique. 11. Equipement de lithographie ionique selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel une sélection fine des ions en direction, en vitesse et en parallélisme est réalisée respectivement par un scanner, par des moyens de filtrage de type passe-bande ou passe haut à champ électrique, qui sélectionnent les ions vitesse fonction de leur énergie cinétique, et par moyens collimation, qui sélectionnent les ions en direction par élimination des ions dont la vitesse latérale est supérieure à un certain seuil.
<tb> incidents <SEP> de <SEP> lithographie <SEP> ionique <SEP> sont <SEP> respectivement
<tb> niveaux <SEP> de <SEP> potentiels <SEP> électriques <SEP> tels <SEP> que <SEP> des <SEP> ions
<tb> cceurs <SEP> des <SEP> motifs <SEP> (11) <SEP> étant <SEP> portés <SEP> respectivement <SEP> à <SEP> des
<tb> quatrième <SEP> face <SEP> (11i), <SEP> cette <SEP> couche <SEP> conductrice <SEP> ( <SEP> ) <SEP> et <SEP> les
<tb> d'isolation <SEP> de <SEP> la <SEP> première <SEP> couche <SEP> conductrice <SEP> ( <SEP> ) <SEP> sur <SEP> sa
<tb> (12) <SEP> d'enrobage <SEP> sur <SEP> trois <SEP> de <SEP> ses <SEP> faces <SEP> (107a, <SEP> 1 <SEP> 11s) <SEP> et
<tb> seconde <SEP> couche <SEP> conductrice <SEP> (103) <SEP> encapsulé <SEP> par <SEP> une <SEP> couche
<tb> des <SEP> motifs <SEP> (10) <SEP> composés <SEP> d'un <SEP> c#ur <SEP> (11) <SEP> provenant <SEP> de <SEP> la
<tb> éliminer <SEP> la <SEP> résine <SEP> résiduelle <SEP> configurée <SEP> (105) <SEP> pour <SEP> former
<tb> ensuite <SEP> gravée <SEP> sélectivement <SEP> entre <SEP> les <SEP> motifs, <SEP> et <SEP> à
<tb> d'enrobage <SEP> (107), <SEP> cette <SEP> couche <SEP> d'enrobage <SEP> 07) <SEP> étant
<tb> napper <SEP> les <SEP> couches <SEP> gravées <SEP> par <SEP> une <SEP> seconde <SEP> couche
<tb> 104) <SEP> sans <SEP> graver <SEP> la <SEP> première <SEP> couche <SEP> conductrice <SEP> (101), <SEP> à
<tb> ionique, <SEP> à <SEP> graver <SEP> sélectivement <SEP> les <SEP> couches <SEP> minces <SEP> (102 <SEP> à
<tb> directement <SEP> aux <SEP> micromotifs <SEP> à <SEP> insoler <SEP> par <SEP> lithographie
<tb> configurations <SEP> de <SEP> motifs <SEP> en <SEP> résine <SEP> (106) <SEP> correspondant
<tb> à <SEP> graver <SEP> finement <SEP> cette <SEP> couche <SEP> de <SEP> résine <SEP> pour <SEP> former <SEP> des
<tb> une <SEP> couche <SEP> d'enrobage <SEP> (104) <SEP> et <SEP> une <SEP> couche <SEP> de <SEP> résine <SEP> (105),
<tb> première <SEP> et <SEP> une <SEP> seconde <SEP> couches <SEP> conductrices <SEP> 101, <SEP> 103),
<tb> couches, <SEP> comportant <SEP> une <SEP> couche <SEP> diélectrique <SEP> (102) <SEP> entre <SEP> une
<tb> consiste <SEP> à <SEP> déposer <SEP> sur <SEP> un <SEP> substrat <SEP> (100) <SEP> une <SEP> succession <SEP> de
<tb> l'une <SEP> des <SEP> revendications <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 3, <SEP> caractérisé <SEP> en <SEP> ce <SEP> qu'il
<tb> 5. <SEP> Procédé <SEP> de <SEP> réalisation <SEP> d'un <SEP> réticule <SEP> selon
<tb> (B) <SEP> de <SEP> cette <SEP> alimentation.
<tb> (110) <SEP> et <SEP> les <SEP> coeurs <SEP> (11') <SEP> des <SEP> motifs <SEP> (10') <SEP> à <SEP> 1 <SEP> autre <SEP> borne
<tb> ( <SEP> ) <SEP> est <SEP> reliée <SEP> à <SEP> 1a <SEP> borne <SEP> positive <SEP> (A) <SEP> de <SEP> l'alimentation
<tb> materiau <SEP> diélectrique, <SEP> et <SEP> dans <SEP> lequel <SEP> la <SEP> couche <SEP> conductrice
<tb> couche <SEP> métallique <SEP> disposée <SEP> sur <SEP> la <SEP> couche <SEP> isolante <SEP> (12') <SEP> en
<tb> dans <SEP> lequel <SEP> les <SEP> motifs <SEP> se <SEP> composent <SEP> d'un <SEP> cceur <SEP> (11') <SEP> en
<tb> 4. <SEP> Réticule <SEP> actif <SEP> selon <SEP> la <SEP> revendication <SEP> 1,
<tb> sélective.
c#ur <SEP> (11) <SEP> des <SEP> motifs <SEP> (10) <SEP> pour <SEP> permettre <SEP> gravure
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