FR2951288A1 - Masque de photolithographie en extreme ultra-violet, en transmission, et procede de masquage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne les masque de photolithographie en extrême ultraviolet. Le masque selon l'invention fonctionne en transmission et il comporte un cadre rigide (10), de préférence en silicium, percé d'une ou plusieurs ouvertures (121 à 124), recouvertes chacune d'une membrane très mince en silicium d'une épaisseur de 300 nanomètres au maximum. La membrane de silicium porte une couche de masquage gravée selon un motif désiré. L'exposition d'une couche photosensible se fait successivement à travers trois ou quatre masques dont les ouvertures se complètent pour exposer toute la surface photosensible, y compris là où elle est masquée par le cadre de silicium de l'un ou l'autre masque.

Description

MASQUE DE PHOTOLITHOGRAPHIE EN EXTREME ULTRA-VIOLET, EN TRANSMISSION, ET PROCEDE DE MASQUAGE L'invention concerne la photolithographie, et notamment la photolithographie aux très courtes longueurs d'onde. Elle concerne plus précisément une structure de masques de photolithographie en extrême ultra-violet. Elle concerne aussi un procédé d'utilisation de ces masques.

La photolithographie est utilisée pour la réalisation de microstructures électroniques, optiques, mécaniques, ou des microstructures combinant des fonctions électroniques et/ou optiques et/ou mécaniques. Elle consiste à insoler par un rayonnement photonique, à travers un masque qui définit le motif souhaité, une couche de résine photosensible déposée sur un substrat (par exemple une tranche de silicium). Le développement chimique qui suit l'insolation révèle les motifs souhaités dans la résine. Le motif de résine ainsi gravé peut servir à plusieurs usages, le plus commun étant la gravure d'une couche sous-jacente (isolante ou conductrice ou semi-conductrice) pour définir dans cette couche un motif identique à celui de la résine. On cherche à obtenir des motifs extrêmement petits et précis et à aligner très précisément des motifs gravés dans de multiples couches superposées. Typiquement, la dimension critique des motifs souhaités est aujourd'hui d'une fraction de micromètre et peut descendre à 20 nanomètres et en dessous. La longueur d'onde de la lumière utilisée dans l'opération de photolithographie limite la résolution ; plus elle est courte plus les motifs peuvent être fins. La photolithographie en ultraviolet (utilisant aujourd'hui des longueurs d'onde descendant jusqu'à 193 nanomètres) permet de faire des motifs plus fins qu'avec de la lumière visible mais pas aussi fins qu'on le voudrait. On cherche aujourd'hui à descendre très largement au-dessous de ces longueurs d'onde et à travailler en extrême ultraviolet (EUV), à des longueurs d'onde allant de 5 à 50 nanomètres, et notamment des longueurs d'onde entre 10 et 14 nanomètres telles que la longueur d'onde de 13,5 nanomètres obtenue par l'excitation d'un plasma de xénon, d'étain ou de lithium illuminé par un laser YAG ou CO2.

Mais, à ces longueurs d'onde, les matériaux formant le substrat du masque (substrat sur lequel est gravée une couche de masquage) ne sont pas transparents et l'opération de photolithographie doit utiliser des masques fonctionnant en réflexion et non en transmission : la lumière en extrême ultraviolet est projetée sur le masque sous une faible incidence (5 à 7 degrés environ) ; le masque comporte des zones absorbantes et des zones réfléchissantes ; dans les zones réfléchissantes, le masque réfléchit la lumière sur la résine à exposer, en y imprimant son image. Le trajet de la lumière entre le masque et la résine à exposer passe par d'autres réflecteurs dont les géométries sont conçues pour projeter une image du masque, réduite ou en grandeur réelle. La réduction d'image permet de graver sur la résine exposée des motifs plus petits que ceux qui sont gravés sur le masque. L'inconvénient des masques en réflexion est qu'ils doivent être illuminés sous une incidence non nulle ; même si cette incidence est faible (5 à 7°), l'épaisseur de la couche de masquage produit un effet d'ombrage qui fait que le motif reproduit n'est pas identique au motif du masque. L'effet relatif de cet ombrage est d'autant plus important que la couche de masquage est plus épaisse et que les motifs du masque sont plus petits.

De plus les masques fonctionnant en réflexion utilisent des miroirs de Bragg qui sont des superpositions de couches diélectriques minces alternées en grand nombre, avec des épaisseurs parfaitement contrôlées en fonction de l'angle d'illumination non nul prévu. Par ailleurs, la probabilité d'avoir des petits défauts n'est pas négligeable alors qu'on souhaite une absence totale de défauts. En cas de défaut, le masque ne peut pas être corrigé car il faudrait rajouter ponctuellement des dizaines de couches diélectriques pour reconstituer localement une zone réfléchissante.

C'est pourquoi la présente invention propose une solution pour permettre de réaliser un masque en transmission, malgré l'impossibilité apparente qui avait entraîné à ne plus travailler qu'en réflexion en extrême ultra-violet. Selon l'invention, on propose un masque de photolithographie en extrême ultra-violet, fonctionnant en transmission, comportant un cadre épais ayant au moins une ouverture sur laquelle est tendue une membrane mince de silicium ou de zirconium d'une épaisseur maximale de 300 nanomètres portant une couche mince d'un matériau opaque ou partiellement opaque au rayonnement en extrême ultra-violet, cette couche mince étant gravée selon un motif définissant le motif de masquage souhaité dans une zone définie par l'ouverture sur laquelle est tendue la membrane. Le cadre est de préférence en silicium. Il peut aussi être en silice, en verre, en quartz, en silicium-germanium. Le silicium de la membrane et du cadre est de préférence du silicium monocristallin. La couche mince gravée peut être une couche métallique telle qu'une couche de tungstène qui est très opaque à l'extrême ultra-violet ; elle peut aussi être une couche réfléchissante non métallique telle qu'une couche de nitrure de tantale ; elle peut aussi être en matériau partiellement opaque (transparence de l'ordre de 40% à 90%, le matériau étant considéré comme opaque au-delà de 90%) et, de préférence, on utilisera alors un matériau déphasant pour la lumière, permettant de réaliser un masque à décalage de phase (en anglais : "phase shift mask") qui permet d'augmenter le contraste ; le molybdène est un matériau qui convient bien. Le cadre comprend de préférence un arrangement de plusieurs ouvertures régulièrement réparties, avec, au-dessus de chaque ouverture respective, une membrane mince de silicium ou zirconium portant une couche opaque ou partiellement opaque à l'extrême ultra-violet, gravée selon un motif respectif. Les ouvertures sont de préférence arrangées en damier, c'est-à-dire disposées aux croisements d'un réseau régulier de lignes et de colonnes.

Le cadre de silicium est de préférence monté sur un bloc de renfort permettant de renforcer la rigidité du masque, le bloc de support étant percé d'ouvertures au mêmes endroits que le cadre du masque. Pour la protection du masque contre les poussières, on prévoit de préférence une plaque de protection (et de préférence deux) de structure analogue à celle du masque, c'est-à-dire composée d'un cadre percé d'ouvertures aux mêmes endroits que le masque, ces ouvertures étant recouvertes d'une membrane de silicium d'épaisseur inférieure à 300 nanomètres. L'invention concerne aussi un procédé d'exposition d'une couche 35 photosensible à un rayonnement en extrême ultra-violet, comprenant l'exposition successive de la couche photosensible à travers des masques différents, chaque masque comprenant un cadre pourvu de plusieurs ouvertures sur chacune desquelles est formée une membrane mince de silicium ou zirconium d'une épaisseur maximale de 300 nanomètres portant une couche mince d'un matériau opaque ou partiellement opaque au rayonnement en extrême ultra-violet, cette couche mince étant gravée selon un motif définissant le motif de masquage souhaité dans chaque ouverture, les formes et/ou les positions des ouvertures par rapport au cadre étant différentes d'un masque à l'autre pour permettre l'exposition complète de la surface de la couche photosensible, y compris dans les zones masquées par les cadres des différents masques autour de leurs ouvertures. On utilisera donc, pour l'exposition d'une seule couche photosensible, un jeu de plusieurs masques dans lequel chaque masque comporte un arrangement d'ouvertures (de préférence en damier) dont la forme et/ou la position sur le cadre diffèrent d'un masque à un autre, les motifs gravés au-dessus des ouvertures des différents masques se complétant les uns les autres pour permettre l'exposition sans zone morte d'un motif global sur une même couche photosensible par exposition de cette couche aux extrêmes ultra-violets successivement à travers chacun des masques du jeu. En pratique, on utilisera un jeu de trois ou quatre masques. L'image qu'on veut projeter est subdivisée en portions et chaque masque comporte un nombre d'ouvertures qui dépend de cette subdivision ; chaque ouverture correspond à une portion d'image et la membrane située au- dessus de cette ouverture porte le motif de masquage correspondant à cette portion. Les différentes portions d'images correspondent chacune à une ouverture et au motif de masquage correspondant de l'un des masques. La subdivision de l'image dépend des dimensions maximales qu'on veut donner à la membrane tendue sur une ouverture pour qu'elle ait une planéité et une solidité suffisantes. Les masques peuvent être plus grands que les motifs à réaliser sur la couche photosensible, c'est-à-dire que l'exposition aux extrêmes ultra- violets se fera à travers une optique de réduction (à miroirs). Les masques seront alors réalisés par des procédés de fabrication utilisant des photogravures à des longueurs d'onde plus grandes en raison du fait qu'ils sont à une échelle plus grande ou en utilisant des faisceaux d'électrons. Les systèmes optiques qui vont utiliser un masque en transmission fonctionnent avec des miroirs, mais ils seront plus simples à réaliser que des masques en réflexion.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente la structure générale d'un masque selon 10 l'invention, vue en perspective ; - la figure 2 représente une structure modifiée, dans laquelle le masque comporte plusieurs zones de masquage distinctes ; - la figure 3 représente une coupe verticale de la figure 2 ; - la figure 4 représente les différentes étapes d'un procédé de 15 fabrication du masque ; - la figure 5 représente une image complète à projeter sur une couche photosensible et un jeu de quatre masques permettant de projeter la totalité de cette image par exposition successive à travers chacun des masques ; 20 - la figure 6 représente un jeu de trois masques permettant d'exposer successivement les différentes parties d'une couche photosensible pour y former une image complète. - la figure 7 représente une coupe du masque avec ses deux plaques de protection contre les poussières. 25 Le masque de photolithographie en extrême ultra-violet est représenté en perspective à la figure 1. Il comprend un cadre de maintien 10 ayant une ouverture 12 complètement entourée par le cadre, et une membrane de silicium 20 extrêmement mince, d'une épaisseur inférieure à 30 300 nanomètres, qui est tendue sur l'ouverture et qui recouvre entièrement l'ouverture. Pour la commodité, on a représenté le masque vu de dessous, c'est-à-dire que la membrane tendue au-dessus de l'ouverture est vue au- dessous sur la figure 1. La membrane est solidaire du cadre sur tout le pourtour de l'ouverture ; elle est plane. Le degré de planéité de la membrane 35 est déterminé par les forces de tension qui s'exercent dans le plan de la membrane, et ces forces sont liées au procédé de fabrication du masque. La membrane pourrait également être en zirconium, mais le silicium est préféré, à la fois pour sa meilleure transparence et pour un meilleur contrôle du comportement par rapport au cadre rigide.

L'épaisseur de la membrane devra être d'au moins 30 nanomètres pour pouvoir être fabriquée industriellement. L'épaisseur préférée est comprise entre 50 et 150 nanomètres, qui offre un bon compromis entre la résistance de la membrane et la transparence au rayonnement EUV. Le silicium de la membrane est du silicium monocristallin. Le cadre est de préférence essentiellement en silicium (monocristallin), en particulier pour minimiser les contraintes thermiques qui peuvent s'exercer entre le cadre et la membrane (autres que les précontraintes volontairement introduites à la fabrication). La membrane de silicium est transparente à l'extrême ultraviolet en raison de sa très faible épaisseur. Le coefficient de transmission de lumière peut être compris entre 50 et 90% en fonction de l'épaisseur choisie et un compromis peut être trouvé pour avoir une transmission suffisante, donc une épaisseur pas trop forte, et une résistance aux contraintes suffisantes (donc une épaisseur suffisante).

Une fine couche d'oxyde de silicium, non représentée, peut être interposée entre le cadre de silicium et la membrane. Cette couche sert lors de la fabrication du masque comme on le verra plus loin. La membrane de silicium 20 porte une couche de masquage gravée selon un motif de masquage choisi. Si on considère que la membrane de silicium comporte une face interne 20a (située à l'intérieur de l'ouverture 12) et une face externe 20b qui est la face opposée, la couche de masquage est de préférence formée sur la face externe 20b de la membrane. On a représenté symboliquement sur la figure 1 un motif de masquage MM qui est déposé sur la face externe 20b et qui est donc vu en transparence à travers la membrane 20. La couche de masquage peut être métallique, notamment en tungstène. Elle peut aussi être en d'autres matériaux, par exemple du nitrure de titane, pourvu qu'elle soit opaque, ou partiellement opaque au rayonnement en extrême ultraviolet même à des épaisseurs très faibles (en général inférieures à 1 micromètre). Si elle est partiellement opaque, elle est alors de préférence également déphasante ; le molybdène est un matériau qui est partiellement opaque et déphasant. Le motif de masquage MM a en principe une échelle plus grande que le motif qui sera projeté sur une couche photosensible lors de l'utilisation du masque mais ce n'est pas obligatoire. Par exemple, le masque est fabriqué à une échelle quatre fois plus grande et le motif de masquage est gravé sur la membrane 20 avec un procédé de photolithographie en ultraviolet ou par un faisceau d'électrons. Ces motifs, lorsqu'ils sont projetés à travers une optique de réduction par quatre produiront des motifs très petits illuminés en extrême ultraviolet. La dimension de motif recherchée peut descendre à environ 20 nanomètres et même en dessous. Etant donné les contraintes de planéité et de résistance de la membrane qu'il faut respecter pour réaliser un masque utilisable, il peut être nécessaire de limiter les dimensions latérales de la membrane portant le motif gravé. A titre d'exemple, on limite toutes les dimensions latérales de la membrane à un maximum de 1 centimètre alors que le motif de masquage peut être plus grand. Dans ce dernier cas, on utilise de préférence un cadre de silicium pourvu de plusieurs ouvertures et non d'une seule ouverture comme à la figure 1. Une portion de membrane sera tendue au-dessus de chaque ouverture et portera une portion correspondante d'un motif de masquage à projeter sur une couche photosensible. La figure 2 montre une telle réalisation, dans laquelle le masque comporte quatre ouvertures 121, 122, 123, 124, et quatre motifs de masquage correspondants, a priori différents les uns des autres, MM1, MM2, MM3, MM4. Les ouvertures sont entièrement entourées par le cadre de silicium pour que la membrane fixée sur ce cadre soit bien maintenue tendue sur l'ouverture ; au moins une dimension latérale de la membrane (et de préférence deux dimensions latérales) est limitée à une largeur maximale (par exemple l cm). Pour des épaisseurs de membrane de 30 à 300 nanomètres, il est raisonnable de limiter les dimensions des ouvertures à des valeurs inférieures à 20 millimètres. La figure 3 représente une coupe verticale du masque de la figure 2. La vue de la figure 3 est inversée par rapport à la figure 2, la membrane 20 étant au-dessus des ouvertures du cadre (face externe 20b au-dessus, face interne 20a au-dessous).

La figure 4 représente un exemple de procédé de fabrication d'un tel masque. Les épaisseurs relatives des couches ne sont pas respectées pour faciliter la lisibilité du schéma.

En 4A, on part d'un substrat de silicium 10 recouvert d'une couche d'arrêt de gravure 13, elle-même recouverte d'une couche de silicium monocristallin 20 qui constituera ultérieurement la membrane du masque (si la membrane devait être en zirconium, la couche 20 serait une couche de zirconium déposée sur le substrat ou sur une couche d'arrêt de gravure). La couche d'arrêt de gravure est de préférence en oxyde de silicium, pour la raison qu'on maîtrise aujourd'hui bien les produits de gravure qui attaquent sélectivement le silicium sans attaquer l'oxyde de silicium et réciproquement. Le substrat de silicium peut être un substrat de type SOI (silicium sur isolant) qui comprend intrinsèquement cette superposition. Si la couche de silicium 20 est trop épaisse par rapport à l'épaisseur de membrane désirée, on attaque uniformément le silicium jusqu'à obtenir l'épaisseur désirée. Avantageusement, le substrat de silicium sur isolant a été fabriqué par un procédé qui induit une contrainte de tension dans la couche de silicium dans un sens visant à la raidir pour assurer une meilleur planéité de la membrane à la fin de la fabrication. On sait faire des substrats de silicium SOI portant une couche de silicium précontrainte, notamment par assemblage de substrats portés à des températures différentes pendant qu'on les assemble (soudure, collage) ; lors du refroidissement, des contraintes de tension permanentes sont engendrées.

En 4B, on dépose sur le silicium, puis on grave une couche de masquage 15, par exemple en tungstène ou en nitrure de tantale, pour définir les motifs de masquage désirés, tels que les motifs MM1 à MM4 de la figure 2, en tenant compte bien entendu de la position future des ouvertures qu'il faudra former ultérieurement dans le cadre de silicium.

En 4C, on dépose sur les deux faces du substrat une couche de résine de masquage 16. En 4D, on photograve cette résine 16 sur la face arrière du substrat (face opposée à celle qui porte les couches 20 et 15) pour définir des ouvertures selon un motif correspondant aux ouvertures qu'il faut former dans le cadre du masque.

En 4E, on attaque le silicium du substrat 10 sur toute son épaisseur là où il n'est plus protégé par la résine. L'attaque se termine sur la couche d'arrêt de gravure 13 qui n'est pas ou presque pas attaquée par le produit de gravure. La gravure peut être une gravure humide (gravure chimique), par exemple avec de l'hydroxyde de potassium KOH. Ce peut être aussi une gravure sèche ou une combinaison des deux. En 4F, on attaque sélectivement la couche d'arrêt de gravure avec un produit qui n'attaque pas le silicium (acide fluorhydrique HF par exemple), et on enlève la résine de protection 16 de la face avant et de la face arrière.

On aboutit à la structure de masque désirée, avec un cadre de silicium 10 pourvu d'ouvertures 121, 122 au-dessus desquelles est tendue une membrane mince de silicium 20 portant des motifs de masquage MM1, MM2. D'autres procédés de fabrication de masques peuvent être envisagés, par exemple un procédé par assemblage de deux substrats, l'un comprenant le cadre du masque avec ses ouvertures, et l'autre (par exemple un substrat SOI) comprenant le matériau de la membrane. L'assemblage est fait en accolant la face qui porte le matériau de la membrane sur le cadre de silicium ; pendant l'assemblage, les températures des deux substrats sont de préférence différentes pour engendrer une contrainte contrôlée (si on le désire) ; après l'assemblage, on élimine le deuxième substrat et sa couche d'arrêt de gravure en ne conservant que la membrane de silicium soudée au premier substrat. Alternativement, le dépôt et la gravure du masque peuvent être effectués après la formation de la membrane plutôt qu'avant.

Pour mettre en oeuvre le masque en transmission selon l'invention, on procédera de préférence de la manière suivante dans le cas où la surface à exposer au rayonnement photosensible est grande et où on ne sait pas fabriquer industriellement une membrane de masquage suffisamment grande pour exposer toute cette surface. Par exemple, si on suppose que le facteur de réduction optique lors de l'exposition au rayonnement en extrême ultraviolet est égal à 4 et si on suppose que la dimension maximale de membrane est de 1 centimètre, on ne pourrait pas exposer une couche photosensible de surface supérieure à 2,5 millimètres de côté. Pourtant, on peut souhaiter exposer une surface de plusieurs centimètres de côté.

On propose alors selon l'invention d'utiliser une exposition successive à travers plusieurs masques (en pratique 3 ou 4 masques) comportant chacun plusieurs ouvertures, les ouvertures des différents masques ayant des formes et/ou des positions différentes, telles que les ouvertures de l'ensemble du jeu de masques permettent d'exposer toute la surface de la couche photosensible (par exemple toute la surface d'une puce de microélectronique de 2 cm x 2cm), y compris dans les zones masquées par le cadre de silicium qui entoure les ouvertures des différents masques. Le choix des formes et positions d'ouvertures des différents masques dépend des dimensions maximales des ouvertures et de la largeur minimale de cadre qu'on veut conserver tout autour de chaque ouverture. II faut au moins trois masques pour exposer toute la surface sans zone morte, quelle que soit la forme des ouvertures. Il en faut quatre si on veut en outre que les ouvertures soient carrées ou rectangulaires et distribuées en damier, ce qui est la configuration la plus simple. La figure 5 représente en 5A une image (symbolique) à projeter, qu'on a subdivisée à titre d'exemple en portions de sorte que chaque portion peut être projetée à travers une membrane dont la dimension est industriellement réalisable. A titre d'exemple, on considère que la dimension industriellement réalisable est de 1 cm de côté sur tous les côtés, que le facteur de réduction dans la projection est égal à 4 (donc une projection sur une surface de 2,5 millimètres de côté), et que la surface totale à exposer est de 2cm par 2cm, soit 8 x 8 fois la surface exposée à travers une seule membrane. L'image est donc subdivisée en N x N portions, où N est ici égal à 8. Pour imprimer ce motif sur une couche photosensible, on va utiliser un jeu de quatre masques comportant chacun un damier de (N x N)/4 ouvertures qui ont toutes la même forme et les mêmes dimensions mais qui sont disposées à des endroits différents sur les différents masques. Les dimensions extérieures des masques sont toutes identiques.

Les quatre masques sont représentés en 5B, 5C, 5D, et 5E et sont désignés par MSK1 à MSK4. On a représenté les masques avec leur cadre 10 en gris, et les ouvertures laissent apercevoir la portion de masque qu'elles doivent chacune recevoir et qui correspond à une portion respective parmi les N x N portions d'image de la figure 5A. On voit que si on projette l'image de la figure 5A sur une couche photosensible à travers le premier masque, un quart des N x N portions d'image sera projeté sur la couche, la couche n'étant pas illuminée là où elle est masquée par le cadre de silicium qui entoure les ouvertures. Mais si on expose la couche successivement à travers chacun des masques, toute l'image sera finalement projetée sur la couche. Celle-ci sera développée chimiquement après les quatre expositions. Dans l'exemple représenté à la figure 5, on a considéré que la largeur de cadre qui entoure chaque ouverture est égale à la largeur de l'ouverture, de sorte que les ouvertures des quatre masques sont toutes identiques, mais cette solution n'est pas obligatoire. Egalement, on a considéré que les ouvertures étaient carrées, mais elles pourraient être rectangulaires. La solution consistant à utiliser un jeu de quatre masques est la plus simple. Les masques comportent alors P = N2/4 ouvertures identiques entre elles et identiques d'un masque à l'autre mais à des positions différentes. Mais on peut réduire le nombre de masques à trois en adoptant une configuration d'ouvertures différentes telle que celle qui est représentée à la figure 6 qui illustre une réalisation destinée à exposer une image de même dimension que celle de la figure 5, avec des membranes de même dimension maximale qu'à la figure 5. Les ouvertures sont à des positions différentes sur les trois masques MSK1, MSK2, MSK3, et en outre elles ont des formes différentes alors qu'elles étaient toutes carrées dans le cas de la figure 5. Il y a P ouvertures sur chacun des deux premiers masques MSK1 et MSK2, en forme de croix (sauf pour les ouvertures situées à la périphérie, qui ont une forme un peu différente). Si on appelle N la valeur (2P)112, alors Il y a (N-1)x(N-1) ouvertures (carrées ou rectangulaires) sur le troisième masque MSK3. La superposition des trois masques recouvre bien la totalité de la surface de l'image à projeter. Au total, au lieu que l'image soit divisée en NxN portions, elle est divisée en N2+(N-1)2 portions.

A titre d'exemple, les ouvertures en forme de croix des masques 6A et 6B ont une longueur de 1 cm et une largeur de bras de la croix de 4 millimètres ; les ouvertures carrées de la figure 6C ont un côté de 6 millimètres et sont séparées par des intervalles de 4 millimètres. D'autres formes d'ouvertures peuvent être choisies.

La superposition des trois ou quatre masques couvre la totalité de l'image à projeter ; on peut envisager qu'il y ait un léger recouvrement des ouvertures et une très légère superposition des motifs de masquage correspondants, pour éviter des défauts aux frontières.

Un masque destiné à former une image de 2cm par 2cm avec un facteur de réduction de 4 peut être formé d'un cadre d'environ 10 cm de côté, usiné dans une tranche de silicium d'au moins 6 pouces de diamètre (environ 160 millimètres). Etant donné que les masques sont extrêmement sensibles à la présence de poussières, il est préférable qu'ils soient protégés par une couche qui est située loin du plan de la couche de masquage, donc en dehors du plan de focalisation de l'optique de projection, afin qu'une poussière qui se dépose sur la couche de protection ne crée pas un défaut lors de l'exposition d'une couche photosensible au rayonnement en extrême ultraviolet. Pour pouvoir réaliser une couche de protection suffisamment transparente, on va utiliser une plaque de protection qui a une structure analogue à celle du masque lui-même, c'est-à-dire une plaque formée d'un cadre rigide de silicium percé d'ouvertures recouvertes par une membrane de protection en silicium très mince (épaisseur inférieure à 300 nanomètres et de préférence comprise entre 30 et 300 nanomètres) ; les ouvertures de la plaque de protection sont situées exactement en regard des ouvertures du masque. On collera ou soudera cette plaque de protection au-dessus du masque, avec ou sans entretoise entre le cadre du masque et le cadre de la plaque de protection, la membrane de la plaque de protection étant placée du côté le plus éloigné de la membrane du masque pour qu'elle soit largement en dehors du plan de focalisation. De préférence on collera un cadre de protection au-dessus du masque et un autre au-dessous. La figure 7 représente, en coupe transversale, une réalisation avec un masque MSK protégé sur chacune de ses deux faces par une plaque de protection respective PP1, PP2. Les plaques de protection comprennent un cadre de silicium (respectivement 101, 102) et sont pourvues de membranes minces (respectivement 201, 202) placées au-dessus d'ouvertures qui viennent en regard des ouvertures du masque ; elles sont fabriquées de la même manière que le masque, à cette différence près qu'elles ne comportent pas de couche de masquage gravée.

Enfin, pour conférer au masque une rigidité encore supérieure, on peut prévoir que le cadre de silicium qui constitue le masque peut être monté sur un bloc de renfort beaucoup plus épais que le cadre de silicium (l'épaisseur du cadre de silicium est typiquement de 300 à 700 micromètres selon la taille des masques, et l'épaisseur du bloc de renfort peut être de plusieurs millimètres). Le bloc de renfort a des ouvertures en regard des ouvertures du masque, et le masque peut être collé ou soudé sur le bloc. Dans le cas où le masque est monté entre deux plaques de protection telles que PP1 et PP2, le montage peut se faire par collage ou soudage de l'une des plaques sur le bloc. La nécessité d'une grande rigidité du masque vient du fait que la planéité de l'ensemble du masque doit être très élevée car la profondeur de champ des optiques en extrême ultra-violet est très faible (une centaine de nanomètres pour une longueur d'onde de 13,5 nanomètres et pour des motifs de l'ordre de 20 nanomètres). On souhaite que les écarts de planéité ne dépassent pas 400 nanomètres sur l'ensemble du masque, et ceci malgré l'échauffement du masque dû au rayonnement ultraviolet sur le cadre. Le bloc de renfort peut être en verre ou en céramique ou en tout autre matériau à très faible coefficient de dilatation.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Masque de photolithographie en extrême ultra-violet, fonctionnant en transmission, comportant un cadre épais (12) ayant au moins une ouverture (12) sur laquelle est tendue une membrane mince de silicium (20) ou de zirconium d'une épaisseur maximale de 300 nanomètres portant une couche mince (15) d'un matériau opaque ou partiellement opaque au rayonnement en extrême ultra-violet, cette couche mince étant gravée selon un motif définissant le motif de masquage souhaité dans une zone définie par l'ouverture sur laquelle est tendue la membrane.
2. 2. Masque selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche mince gravée est une couche métallique telle qu'une couche de tungstène.
3. 3. Masque selon la revendication 2, caractérisé en ce que la 15 couche mince est une couche de nitrure de tantale.
4. 4. Masque selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cadre épais comporte un arrangement d'ouvertures (121-124) régulièrement réparties avec, au-dessus de chaque ouverture respective, 20 une membrane mince de silicium (20) portant une couche opaque gravée selon un motif respectif.
5. 5. Masque selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de protection (PP1, PP2) composée d'un cadre rigide 25 (101, 102) percé d'ouvertures aux mêmes endroits que les ouvertures du masque, ces ouvertures étant recouvertes d'une membrane mince de silicium (201, 202) d'épaisseur inférieure à 300 nanomètres, la plaque de protection étant collée de telle sorte que sa membrane soit éloignée de la membrane (20) du masque. 30
6. 6. Masque selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de protection de chaque côté du masque.
7. 7. Masque selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il est monté sur un bloc de renfort plus épais que le cadre du masque, destiné à augmenter la rigidité du masque, le bloc étant pourvu d'ouvertures placées aux mêmes endroits que les ouvertures du masque.
8. 8. Jeu de plusieurs masques selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que chaque masque (MSK1 à MSK4) comporte un arrangement d'ouvertures dont la forme et/ou la position sur le cadre diffèrent d'un masque à un autre, les motifs gravés au-dessus des ouvertures des différents masques se complétant les uns les autres pour permettre l'exposition sans zone morte d'un motif global sur une même couche photosensible par exposition de cette couche au rayonnement en extrême ultra-violet successivement à travers chacun des masques du jeu.
9. 9. Jeu de plusieurs masques selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte quatre masques ayant chacun P ouvertures rectangulaires ou carrées identiques les unes aux autres et arrangées en damier.
10. 10. Jeu de plusieurs masques selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte trois masques dont deux ont P ouvertures, et le troisième a (N-1)x(N-1) ouvertures si on appelle N la valeur (2P)112. 25
11. 11. Procédé d'exposition d'une couche photosensible à un rayonnement en extrême ultra-violet, comprenant l'exposition successive de la couche photosensible à travers des masques différents les uns des autres, chaque masque comprenant un cadre (10) pourvu de plusieurs ouvertures (121 à 124) sur chacune desquelles est tendue une membrane mince de 30 silicium (20) ou de zirconium d'une épaisseur maximale de 300 nanomètres portant une couche mince (15) d'un matériau opaque ou partiellement opaque au rayonnement en extrême ultra-violet, cette couche mince étant gravée selon un motif définissant le motif de masquage souhaité, les formes et/ou les positions des ouvertures par rapport au cadre étant différentes d'un 35 masque à l'autre pour permettre l'exposition de la couche photosensible y20compris dans les zones masquées par les cadres des différents masques autour de leurs ouvertures.
12. 12. Procédé d'exposition selon la revendication 11, caractérisé en 5 ce que l'exposition est faite à travers une succession de trois ou quatre masques.