FR2516911A1 - LOW TEMPERATURE REDUCTION PROCESS FOR PHOTOMASKS - Google Patents
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Abstract
DES PHOTOMASQUES DE VERRE, PORTANT UN DESSIN IMPREGNE A RESOLUTION ELEVEE ET DESTINES A ETRE UTILISES DANS DES OPERATIONS DE FABRICATION PHOTOLITHOGRAPHIQUE, SONT PREPARES PAR MIGRATION D'IONS FORMATEURS DE TACHES PAR IMPREGNATION DANS LA SURFACE D'UN SUBSTRAT DE VERRE ET PAR REDUCTION ET AGGLOMERATION DE CES IONS FORMATEURS DE TACHES PAR IMPREGNATION EN PRESENCE D'HYDROGENE PUR SOUS PRESSION, A DES TEMPERATURES RELATIVEMENT BASSES, AFIN D'OBTENIR UN DESSIN IMPREGNE A RESOLUTION ELEVEE. DE GRANDS PHOTOMASQUES DE VERRE, PORTANT UN DESSIN IMPREGNE A RESOLUTION ELEVEE ET DESTINES A ETRE UTILISES DANS DES OPERATIONS DE FABRICATION PHOTOLITHOGRAPHIQUE, SONT PREPARES PAR MIGRATION D'IONS FORMATEURS DE TACHES PAR IMPREGNATION DANS LA SURFACE D'UN SUBSTRAT DE VERRE ET PAR REDUCTION ET AGGLOMERATION DE CES IONS FORMATEURS DE TACHES PAR IMPREGNATION EN PRESENCE D'HYDROGENE PUR SOUS PRESSION, A DES TEMPERATURES RELATIVEMENT BASSES, AFIN D'OBTENIR UN DESSIN IMPREGNE A RESOLUTION ELEVEE.GLASS PHOTOMASKS, CARRYING A HIGH RESOLUTION IMPREGNATED DESIGN AND INTENDED TO BE USED IN PHOTOLITHOGRAPHIC MANUFACTURING OPERATIONS, ARE PREPARED BY MIGRATION OF STAIN-FORMING IONS BY IMPREGNATION INTO THE SURFACE OF A GLASS SUBSTRATE AND AGGREGATION AND BY REDUCTION OF THESE STAIN FORMATORS BY IMPREGNATION IN THE PRESENCE OF PURE HYDROGEN UNDER PRESSURE, AT RELATIVELY LOW TEMPERATURES, IN ORDER TO OBTAIN A HIGH RESOLUTION IMPREGNATED DRAWING. LARGE GLASS PHOTOMASKS, BEARING A HIGH RESOLUTION IMPREGNATED DESIGN AND INTENDED TO BE USED IN PHOTOLITHOGRAPHIC MANUFACTURING OPERATIONS, ARE PREPARED BY MIGRATION OF STAIN-FORMING IONS BY IMPREGNATION IN THE SURFACE OF A GLASS SUBSTRUCTION AND SUBSTRUCTION AGGLOMERATION OF THESE STAIN-FORMING IONS BY IMPREGNATION IN THE PRESENCE OF PURE HYDROGEN UNDER PRESSURE, AT RELATIVELY LOW TEMPERATURES, IN ORDER TO OBTAIN A HIGH RESOLUTION IMPREGNATED DESIGN.
Description
La présente invention concerne en général la technique de production deThe present invention generally relates to the technique for producing
dessins par imprégnation dans le verre et, plus précisément, les conditions à appliquer pour la réduction et l'agglomération des cations producteurs de taches d'imprégnation dans un dessin de photomasque à résolution élevée. drawings by impregnation in glass and, more precisely, the conditions to be applied for the reduction and the agglomeration of the cations producing impregnation spots in a photomask drawing at high resolution.
On utilise des photomasques dans des procédés photolithogra- Photomasks are used in photolithographic processes
phiques pour l'impression de dessins de câblage de circuits élec- phiques for printing wiring diagrams of electrical circuits
triques et d'autres éléments de haute précision fabriqués par. triques and other high precision items manufactured by.
photogravure Dans un procédé photolithographique typique, un substrat est recouvert d'une couche de matière photorésistante, sur laquelle est superposé un photomasque Le photomasque comporte photogravure In a typical photolithographic process, a substrate is covered with a layer of photoresist material, on which a photomask is superimposed.
un dessin de zones opaques et transparentes à l'égard d'un rayonne- a drawing of opaque and transparent areas with respect to a rayon-
ment actinique, typiquement la lumière ultra-violette, que l'on fait passer à travers le photomasque afin de reproduire le dessin dans la matière photorésistante Le dessin est développé sous forme d'image en relief dans la matière photorésistante, par la mise à profit dea solubilités différentes des parties exposées et actinically, typically ultraviolet light, which is passed through the photomask in order to reproduce the design in the photoresist material The design is developed in the form of an image in relief in the photoresist material, by making use of different solubilities of the exposed parts and
non exposées de la matière photorésistante. unexposed photoresist material.
Eu égard au fait que la préparation d'un photomasque exige Having regard to the fact that the preparation of a photomask requires
beaucoup de temps, de main-d'oeuvre et de matériaux, il est sou- a lot of time, manpower and materials, it is often
haitable qu'un photomasque soit suffisamment durable pour pouvoir être utilisé à répétition dans la fabrication d'objets réalisés par photogravure Il est également désirable d'obtenir un maximum de résolution du dessin que porte un photomasque, afin d'améliorer la précision de l'image que celui-ci produit par transfert sur It is also desirable that a photomask be sufficiently durable to be able to be used repeatedly in the manufacture of objects produced by photogravure. It is also desirable to obtain a maximum resolution of the design that a photomask carries, in order to improve the accuracy image that this one produced by transfer on
les objets réalisés par' photogravure. objects produced by photogravure.
On a utilisé, dans des procédés photolithographiques, des Photolithographic processes have used
photomasques constitués par une feuille de verre portant un revê- photomasks constituted by a sheet of glass carrying a coating
tement de chrome, d'oxyde de fer ou d'émulsion photographique correspondant au dessin à reproduire Certes, les pellicules de chrome et d'oxyde de fer sont beaucoup plus durables que les émulsions photographiques, mais tous les photomasques réalisés avec une couche de revêtement sont sujets au rayage et à d'autres endommagements mécaniques qui abrègent leur durée utile En outre, la gravure à l'acide nécessaire pour produire un dessin voulu dans des pellicules de chrome ou d'oxyde de fer se traduit par une perte de résolution-en conséquence du facteur d'attaque par l'acide, c'est-à-dire du fait qu'un sillon produit par attaque à chrome, iron oxide or photographic emulsion corresponding to the drawing to be reproduced Admittedly, chromium and iron oxide films are much more durable than photographic emulsions, but all photomasks produced with a coating layer are subject to scratching and other mechanical damage which shortens their useful life.Also, the acid etching necessary to produce a desired design in chromium or iron oxide films results in loss of resolution. as a consequence of the acid attack factor, i.e. the fact that a groove produced by attack at
l'acide se développe davantage en largeur qu'en profondeur. the acid develops more in width than in depth.
Des photomasques de durabilité améliorée, constitués par un dessin d'imprégnation à l'intérieur d'un substrat de verre, sont décrits dans les brevets des Etats-Unis n P 3 573 948 (Tarnopol) et 3 732 792 (Tarnopol et al) Certes, des photomasques de verre imprégné ont une durabilité améliorée, mais la phase de formation d'un dessin par attaque à l'acide à travers une couche imprégnée du verre dans le premier cas ou la phase d'attaque à l'acide à travers un revêtement d'oxyde d'étain dans le second cas aboutit à une résolution insuffisante pour certaines applications Le brevet des Etats-Unis n 3 561 963 (Riba) décrit un photomasque de verre formé par imprégnation, le dessin voulu étant gravé à l'acide dans une pellicule de cuivre sur un substrat de verre, après quoi on provoque la migration d'ions cuivre dans le verre Photomasks of improved durability, formed by an impregnation pattern inside a glass substrate, are described in US Pat. Nos. 3,573,948 (Tarnopol) and 3,732,792 (Tarnopol et al) Admittedly, photomasks of impregnated glass have improved durability, but the phase of formation of a design by acid attack through a layer impregnated with glass in the first case or the phase of acid attack through a coating of tin oxide in the second case results in insufficient resolution for certain applications. US Patent No. 3,561,963 (Riba) describes a photomask of glass formed by impregnation, the desired design being engraved with acid in a copper film on a glass substrate, after which it causes the migration of copper ions in the glass
par chauffage Certes, le dessin du photomasque formé par impré- by heating Certainly, the design of the photomask formed by
gnation est plus durable qu'un revêtement, mais la résolution est compromise dans ce procédé, en conséquence de l'attaque à l'acide de la pellicule et de la phase de migration qui donne lieu à une propagation latérale des zones imprégnées dans les zones gnation is more durable than a coating, but the resolution is compromised in this process, as a result of the acid attack of the film and the migration phase which gives rise to a lateral propagation of the impregnated zones in the zones
non imprégnées contiguës.contiguous impregnated.
Les brevets des Etats-Unis ng 2 927 042 (Hall et al) et 3 620 795 (Kiba) décrivent des procédés conçus pour réduire à un minimum la diffusion latérale d'ions d'imprégnation dans les U.S. Patents Nos. 2,927,042 (Hall et al) and 3,620,795 (Kiba) describe methods designed to minimize the lateral diffusion of impregnating ions into
procédés précités Le brevet Hall propose de déposer une pelli- aforementioned processes The Hall patent proposes to deposit a film
cule d'un métal produisant des taches par imprégnation sur du fumes from a metal producing stains by impregnation on
verre et à éliminer des parties de la pellicule par photogravure. glass and to remove parts of the film by photoengraving.
On fait alors passer un champ électrique à travers le verre, de telle manière que la pellicule dessinée migre dans le substrat de verre Le brevet Kiba propose de graver un dessin dans une pellicule de métal et de faire migrer des ions formateurs de taches par imprégnation à travers des ouvertures dans la pelli- cule de métal, par chauffage dans un champ électrique Ces deux procédés ont pour inconvénient une perte de résolution, due à la phase de gravure Les brevets des Etats-Unis N 2 2 732 298 et 2 911 749 (Stookey) décrivent l'un et l'autre la production d'une image imprégnée dans une plaque de verre, par chauffage d'une émulsion photographique contenant de l'argent et développée sur le verre Mais l'application de températures relativement élevées, de 400 à 65020, se traduit par une perte de résolution du dessin formé par imprégnation et la densité optique qu'il est possible An electric field is then passed through the glass, so that the drawn film migrates into the glass substrate. The Kiba patent proposes to engrave a design in a metal film and to migrate spot-forming ions by impregnation with through openings in the metal film, by heating in an electric field These two methods have the disadvantage of a loss of resolution, due to the etching phase. US Pat. Nos. 2,732,298 and 2,911,749 Stookey) both describe the production of an image impregnated in a glass plate, by heating a photographic emulsion containing silver and developed on glass But the application of relatively high temperatures, 400 to 65020, results in a loss of resolution of the pattern formed by impregnation and the optical density that it is possible
d'obtenir n'est pas aussi élevée que cela peut être nécessaire. getting is not as high as it may be necessary.
Le brevet des Etats-Unis ng 4 155 735 (Ernsberger) décrit un procédé amélioré pour la fabrication de photomasques de verre U.S. Patent No. 4,155,735 (Ernsberger) describes an improved process for the manufacture of glass photomasks
imprégné Le procédé comprend les opérations consistant à d-éve- impregnated The process comprises the operations of developing
lopper une couche photorésistante dessinée sur un substrat de lopper a photoresist layer drawn on a substrate of
verre et à appliquer un champ électrique pour accentuer la migra- glass and apply an electric field to accentuate the migra-
tion d'ions formateurs de taches par imprégnation dans la surface du substrat de verre, à travers des ouvertures dans le dessin de tion of stain-forming ions by impregnation into the surface of the glass substrate, through openings in the drawing of
matière photorésistante Les ions formateurs de taches par impré- photoresist The stain-forming ions by impregnation
gnation sont alors réduits et agglomérés pour former un dessin gnation are then reduced and agglomerated to form a design
imprégné dans la surface du verre, par chauffage du verre en pré- impregnated into the glass surface, by heating the glass in advance
sence d'un agent réducteur tel que des ions étain ou cuivre ou dans une atmosphère réductrice telle qu'un gaz de moulage, de préférence à une température de 400 à 5002 C. Dans le brevet des Etats-Unis N 2 4 309 495, Ernsberger décrit la confection de dessins de photomasques de verre imprégné par exposition et développement d'une émulsion photographique sur une sence of a reducing agent such as tin or copper ions or in a reducing atmosphere such as a molding gas, preferably at a temperature of 400 to 5002 C. In United States patent N 2 4 309 495, Ernsberger describes the making of drawings of photomasks of glass impregnated by exposure and development of a photographic emulsion on a
feuille de verre et migration d'ions argent, à partir de l'émul- glass sheet and migration of silver ions, from emulsion
sion, dans la surface du verre, sous l'influence d'un champ élec- sion, in the glass surface, under the influence of an electric field
trique et à une température modérément élevée Ces ions argent at a moderately high temperature These silver ions
sont ensuite réduits et agglomérés pour former un dessin d'impré- are then reduced and agglomerated to form an imprint pattern.
gnation à l'intérieur de la surface du verre, par maintien du generation inside the glass surface, by maintaining the
verre à une température élevée en présence d'un agent réducteur. glass at a high temperature in the presence of a reducing agent.
L'agent réducteur peut 8 tre constitué par des ions réducteurs,' par exemple des ions cuivreux introduits par migration dans le verre, ou les ions stanneux qui sont présents de façon inhérente The reducing agent can be constituted by reducing ions, for example copper ions introduced by migration into the glass, or stannous ions which are inherently present
à proximité de la surface de verre produit par le procédé de. near the surface of glass produced by the process of.
flottage, auquel cas une vitesse optimisée peut être obtenue à une température de l'ordre de 475 à 5252 C: Dans un autre mode de réalisation possible, l'agent réducteur peut être une atmosphère réductrice, tel que le gaz de moulage,dans la chambre de chauffage pendant le traitement thermique de réduction et d'agglomération, auquel cas des vitesses pratiques peuvent être obtenues à des températures plus basses, de l'ordre de 350 à 4 1000 C. Un examen au microscope de dessins obtenus par imprégnation dans des photomasques de verre préparés suivant les procédés float, in which case an optimized speed can be obtained at a temperature of the order of 475 to 5252 C: In another possible embodiment, the reducing agent can be a reducing atmosphere, such as molding gas, in the heating chamber during the reduction and agglomeration heat treatment, in which case practical speeds can be obtained at lower temperatures, of the order of 350 to 4 1000 C. A microscopic examination of drawings obtained by impregnation in glass photomasks prepared according to the processes
précités montre que les bords du dessin sont légèrement flous. above shows that the edges of the drawing are slightly blurred.
Une exploration au microdensitomètre montre que le profil de densité optique d'un tel bord est en pente, le passage du maximum au minimum de densité s'étendant sur une distance aussi grande que 15 microns ( 0,006 pouces environ) Ce profil en pente est Exploration with a microdensitometer shows that the optical density profile of such an edge is sloping, the passage from maximum to minimum density extending over a distance as large as 15 microns (about 0.006 inches) This sloping profile is
connu sous le nom de "région de roulement" ("roll-off region"). known as the "roll-off region".
Le profil idéal de densité optique d'un bord, qui pourrait 8 tre The ideal optical density profile of an edge, which could be 8
dédirit comme une définition parfaite du bord, serait rectangulai- deduced as a perfect definition of the edge, would be rectangular
re Pour certaines applications, telles que les photomasques re For certain applications, such as photomasks
destinés à servir dans l'industrie des circuits intégrés au sili- for use in the silicon integrated circuit industry
cium, des lignes de dessin de 5 à 10 microns seulement sont néces- cium, drawing lines of only 5 to 10 microns are required
saires Par conséquent, la définition des bords doit être très bonne Une région de roulement de 1 micron de largeur peut être Therefore, the definition of the edges must be very good. A rolling region of 1 micron in width can be
la limite supérieure tolérable.the upper tolerable limit.
Un examen au microscope-de dessins obtenus par imprégnation dans des photomasques de verre préparés suivant les procédés A microscope examination of drawings obtained by impregnation in glass photomasks prepared according to the methods
piécités montre également que quand la réduction et l'aggloméra- piecities also shows that when the reduction and agglomeration-
tion d'ions formateurs de taches par imprégnation sont effectuées dans une atmosphère de gaz de moulage à haute température, le dessin d'imprégnation contient une part importante des ions d'imprégnation réduits sous une forme suragglomérée; c'est-à-dire sous forme de particules typiquement sphériques de grosseur correspondant au pouvoir de résolution du microscope Cette tion of stain-forming ions by impregnation are carried out in an atmosphere of molding gas at high temperature, the impregnation design contains a large proportion of the impregnation ions reduced in an over-agglomerated form; that is to say in the form of typically spherical particles of size corresponding to the resolving power of the microscope This
méthode de confection d'un dessin d'imprégnation est donc inef- method of making an impregnation design is therefore ineffective
ficace dans une certaine mesure, car des particules d'imprégna- tion ayant de telles dimensions contribuent très peu à la bande effective to a certain extent, because impregnation particles having such dimensions contribute very little to the strip
d'absorption des rayons ultra-violets, qui est produite princi- absorption of ultraviolet rays, which is produced mainly
palement par l'absorption par résonance de la lumière par les particules de dimensions colloïdales submicroscopiques On peut apprécier l'étendue de cette inefficacité en considérant qu'une seule particule sphérique d'un micron de diamètre contiendrait par exemple suffisamment d'argent pour donner un million de palement by the resonance absorption of light by particles of submicroscopic colloidal dimensions We can appreciate the extent of this ineffectiveness by considering that a single spherical particle of one micron in diameter would contain, for example, enough silver to give a million
particules du diamètre préféré, à savoir 0,01 microns Ainsi, une. particles of the preferred diameter, namely 0.01 microns Thus, a.
quantité donnée d'argent par unité de surface fournira une absor- given amount of silver per unit area will provide absorption
banc* (densité optique) beaucoup plus grande dans la région spec- much larger bench * (optical density) in the spec region
trale voulue du rayonnement ultra-violet, si l'agglomération est effectuée dans des conditions qui donnent lieu à des particules desired amount of ultraviolet radiation, if agglomeration is carried out under conditions which give rise to particles
subai croscopiques.subai croscopic.
La présente invention concerne la confection de dessins The present invention relates to making drawings
d'agglomération à résolution élevée dans un substrat de verre. high resolution agglomeration in a glass substrate.
D'après la présente invention, des ions formateurs de taches par imprégnation sont amenés électriquement à migrer dans le verre à une température relativement basse (aux alentours de 2009 C), comme dans le cas des procédés antérieurs Toutefois, au lieu de réduire et d'agglomérer les ions formateurs de taches par imprégnation à une température relativement élevée, en présence d'agents réducteurs tels que des ions cupreux ou stanneux ou dans According to the present invention, stain-forming ions by impregnation are electrically caused to migrate in the glass at a relatively low temperature (around 2009 C), as in the case of the previous methods However, instead of reducing and d '' agglomerate the spot-forming ions by impregnation at a relatively high temperature, in the presence of reducing agents such as cuprous or stannous ions or in
une atmosphère de gaz de moulage comme dans les procédés anté- an atmosphere of molding gas as in the previous processes
rieurs -, la présente invention prévoit la réduction et l'agglo- laughing - the present invention provides for the reduction and agglomeration
mération des ions formateurs de taches par imprégnation en pré- meration of the spot-forming ions by impregnation in pre-
sence d'hydrogène pur sous une pression suratmosphérique Des températures dans la sême gamme que les températures appliquées lors de l'électromigration des ions formateurs de taches par imprégnation, par exemple de 150 à 200 C, sont suffisantes pour produire des dessins d'imprégnation à haute résolution dans le sence of pure hydrogen under superatmospheric pressure Temperatures in the same range as the temperatures applied during the electromigration of the stain-forming ions by impregnation, for example from 150 to 200 C, are sufficient to produce impregnation patterns at high resolution in the
verre, lorsqu'on utilise l'hydrogène pur en tant qu'agent réduc- glass, when using pure hydrogen as a reducing agent
teur à des pressions supérieures à la pression atmosphérique, par exemple de 10 à 100 bars, pendant une -durte compatible pressure at pressures above atmospheric pressure, for example from 10 to 100 bars, during a compatible duration
avec les exigences de la pratique.with the demands of practice.
De telles pressions ne peuvent être atteintes facilement et en toute sécurité que pour des substrats relativement petits La présente invention concerne également la confection de dessins d'imprégnation à résolution élevée dans un grand substrat de The present invention also relates to the production of high resolution impregnation patterns in a large substrate.
verre D'après la présente invention, des ions formateurs de ta- glass According to the present invention, ta- forming ions
ches par imprégnation sont amenés éleôt riquement à migrer dans le verre à des températures relativement basses (aux alentours de QC), comme dans le cas des procédés antérieurs Toutefois, au lieu de réduire et d'agglomérer les ions formateurs de taches par imprégnation à une température relativement élevée, en présence d'agents réducteurs tels que des ions cupreux ou stanneux ou dans Ches by impregnation are led elé rically to migrate in the glass at relatively low temperatures (around QC), as in the case of previous processes However, instead of reducing and agglomerating the stain-forming ions by impregnation at a relatively high temperature, in the presence of reducing agents such as cuprous or stannous ions or in
une atmosphère de gaz de moulage comme dans les procédés anté- an atmosphere of molding gas as in the previous processes
rieurs -, la présente invention prévoit la réduction et l'agglo- laughing - the present invention provides for the reduction and agglomeration
mération des ions formateurs de taches par imprégnation dans un récipient tenant la pression qui contient un liquide inerte saturé d'hydrogène sous pression Des températures dans la même gamme que les températures appliquées lors de l'électro-migration des ions formateurs de taches par imprégnation, typiquement de 150 à 20000, sont suffisantes pour produire des dessins d'imprégnation meration of the stain-forming ions by impregnation in a pressure-holding container which contains an inert liquid saturated with hydrogen under pressure Temperatures in the same range as the temperatures applied during the electro-migration of the stain-forming ions by impregnation, typically from 150 to 20,000, are sufficient to produce impregnation drawings
à haute résolution dans le verre, lorsqu'on utilise de l'hydro- high resolution in the glass, when using hydro-
gène dans un liquide inerte en tant qu'agent réducteur, à des pressions supérieures à la pression atmosphérique, de préférence des pressions pouvant atteindre 10 bars environ, Les documents de référence cités illustrent le développement de procédés pour la confection de dessins d'imprégnation durables dans des photomasques de verre Toutefois, certains procédés photolithographiques nécessitent des dessins à résolution élevée, formés de lignes dont la largeur n'est que de 5 à 10 microns et gene in an inert liquid as a reducing agent, at pressures above atmospheric pressure, preferably pressures of up to about 10 bars, The cited reference documents illustrate the development of methods for making durable impregnation patterns in glass photomasks However, certain photolithographic processes require drawings with high resolution, formed of lines whose width is only 5 to 10 microns and
qui ont une définition très nette des bords. which have a very clear definition of the edges.
Il a été découvert que bien que le dessin d'ions d'imprégna- It was discovered that although the drawing of impregnated ions-
tion injectés soit très net initialement, la définition des bords s'altère au cours de la réduction et de l'agglomération à haute température des ions d'imprégnation, effectuées pour produire le dessin du photomasque Il a été découvert que la raison principale de cette altération de la définition des bords du dessin est la diffusion aléatoire des ions formateurs de taches par imprégna- tion au cours des premiers stades du traitement de réduction les ions formateurs de taches par imprégnation qui ne sont pas encore réduits et incorporés dans un dessin de particules colloïdales diffusent dans toutes les directions, et notamment en direction latérale, c'est-à-dire dans un plan parallèle à la surface Ainsi, une certaine part des ions formateurs de taches par imprégnation tion injected is very clear initially, the definition of the edges deteriorates during the reduction and the agglomeration at high temperature of the impregnation ions, carried out to produce the design of the photomask It has been discovered that the main reason for this alteration of the definition of the edges of the design is the random diffusion of the stain-forming ions by impregnation during the first stages of the reduction treatment the stain-forming ions by impregnation which are not yet reduced and incorporated into a particle design colloids diffuse in all directions, in particular in lateral direction, that is to say in a plane parallel to the surface Thus, a certain share of the spot-forming ions by impregnation
diffusent en dehors des limites voulues du dessin, avant de ren- diffuse outside the desired limits of the design, before
contrer un agent réducteur et d'être convertis en particules d'im- counter a reducing agent and be converted to particles of im-
prégnation relativement immobiles.relatively immobile pregnation.
Un autre facteur qui peut avoir une influence nuisible sur Another factor that can have a detrimental influence on
la définition des bords est l'injection d'une trop grande quanti- the definition of the edges is the injection of too large a quantity
té d'ions formateurs de taches par imprégnation au cours de la tee-forming ion ions by impregnation during the
phase d'électro-migration Le champ électrique intense à l'inté- electro-migration phase The intense electric field inside
rieur du verre a tendance à supprimer tout mouvement latéral des ions formateurs de taches par imprégnation, au moment oà ceux-ci sont injectés dans le verre Cependant, le champ électrique n'est pas vraiment unidirectionnel à tout moment après que l'injection d'ions formateurs de taches par imprégnation a débuté, du fait que la région du verre dans laquelle des ions sodium ont été remplacés par des ions formateurs de taches par imprégnation a une résistance nettement plus élevée que le reste, ce qui aboutit au développement d'un champ parasite de dispersion divergent au niveau des bords du dessin En conséquence de ce champ parasite de dispersion, le profil d'injection des ions formateurs de taches laughing glass tends to suppress any lateral movement of the stain-forming ions by impregnation, at the moment when these are injected into the glass However, the electric field is not really unidirectional at all times after the injection of Impregnation stain forming ions started, since the region of the glass in which sodium ions have been replaced by impregnation stain forming ions has a significantly higher resistance than the rest, which results in the development of a Parasitic dispersion field diverges at the edges of the design As a result of this parasitic dispersion field, the injection profile of the spot-forming ions
par imprégnation est probablement trapézoïdal L'angle caractéris- by impregnation is probably trapezoidal The characteristic angle
tique de ce trapézolde n'est pas connu, mais il pourrait atteindre degrés Si tel est'le cas, le bord du dessin sera déplacé de 1 micron pour chaque micron de profondeur d'injection Par conséquent, on peut améliorer la définition des bords en limitant la profondeur d'injection des ions formateurs de taches par tick of this trapezoid is not known, but it could reach degrees If this is the case, the edge of the design will be displaced by 1 micron for each micron of injection depth Consequently, we can improve the definition of the edges by limiting the injection depth of the spot-forming ions by
imprégnation, de préférence à moins de i micron. impregnation, preferably less than 1 micron.
On peut diminuer la propagation par diffusion des ions for- The propagation by diffusion of the form ions can be reduced
mateurs de taches par imprégnation en exécutant les opérations stain matters by impregnation by performing the operations
de réduction et d'agglomération à des températures plus basses. reduction and agglomeration at lower temperatures.
Toutefois, la vitesse de réduction seraitabaissée en proportion. However, the reduction speed would be reduced proportionately.
L'augmentation compensatoire du temps nécessaire pour la réduc- The compensatory increase in the time required for the reduction-
tion donnerait plus de temps pour la propagation par diffusion, tion would give more time for propagation by diffusion,
ce qui annulerait les bénéfices de l'abaissement de la températu- which would negate the benefits of lowering the temperature.
re De fait, il a été constaté que cette conséquence logique se manifestait dans la pratique lorsque les ions formateurs de taches par imprégnation sont réduits par des ions réducteurs tels re In fact, it has been found that this logical consequence manifests itself in practice when the stain-forming ions by impregnation are reduced by reducing ions such as
que l'étain ou le cuivre dans la couche superficielle du verre. than tin or copper in the surface layer of glass.
Par contre, il a-été découvert, suivant la présente invention, q Bue si l'agent réducteur est l'hydrogène pur, on tire un bénéfice net appréciable de l'abaissement de la température de traitement, On the other hand, it has been discovered, according to the present invention, that if the reducing agent is pure hydrogen, there is an appreciable net benefit from the lowering of the treatment temperature,
en particulier si la pression est élevée. especially if the pressure is high.
Ce bénéfice, tiré de l'utilisation d'hydrogène pur comme agent réducteur à basse température, peut s'expliquer par la nature de la diffusion de l'hydrogène dans le verre L'énergie d'activation pour la pénétration de l'hydrogène dans la silice vitreuse est, on le sait, de 7 à 8 kcal ( 29 à 33,5 k J)par atrore gramme,alors que l'énergie d'activation pour des ions argent par exemple est d'au moins 35 kcal par atome-gramme D'après un principe de la This benefit, derived from the use of pure hydrogen as a reducing agent at low temperature, can be explained by the nature of the diffusion of hydrogen in the glass. The activation energy for the penetration of hydrogen into glassy silica is, as we know, from 7 to 8 kcal (29 to 33.5 k J) per atrore gram, while the activation energy for silver ions for example is at least 35 kcal per atom -gram According to a principle of
physico-chimie, le coefficient de température d'un processus acti- physico-chemistry, the temperature coefficient of an active process
vé est en rapport exponentiel avec l'énergie d'activation de ce processus En conséquence, la vitesse de diffusion de l'argent vé is in exponential relation with the energy of activation of this process Consequently, the speed of diffusion of the money
tombe en pente rapide avec l'abaissement de la température, deve- drops rapidly as the temperature drops,
nant presque négligeable à 15020, alors que la diffusion de l'hy- almost negligible at 15020, while the diffusion of hy-
drogène décline relativement peu.drogen declines relatively little.
En dépit de la faible énergie d'activation, le transport d'hydrogène dans le verre est lent par inhérence, en raison de In spite of the low activation energy, the transport of hydrogen in the glass is inherently slow, due to
la faible solubilité de l'hydrogène dans le verre On peut augmen- the low solubility of hydrogen in glass We can increase
ter la concentration d'hydrogène dissous, à des niveaux valables pour la réduction d'ions formateurs de taches par imprégnation en vue de la formation de dessins de photomasques suivant la ter the concentration of dissolved hydrogen, at levels valid for the reduction of spot-forming ions by impregnation with a view to the formation of photomask patterns according to the
présente invention, en utilisant de l'hydrogène pur à des pres- present invention, using pure hydrogen at pressures
sions supérieures à la pression atmosphérique De plus, l'utili- above atmospheric pressure In addition, the use of
sation d'ions formateurs de taches par imprégnation suivant la sation of spot-forming ions by impregnation according to the
présente invention est suffisamment efficace pour que la profon- present invention is sufficiently effective that the depth
deur d'injection de ces ions puisse être limitée à 1 micron ou injection time of these ions can be limited to 1 micron or
moins On dispose d'une grande latitude dans le choix des varia- less There is a great deal of latitude in the choice of
bles opératoires qui donneront des dessins de photomasques à résolution élevée dans des substrats de verre suivant la présente operating whites which will give high resolution photomask designs in glass substrates according to the present
invention, mais on-peut indiquer, entre autres conditions préfé- invention, but one can indicate, among other conditions
rées, des températures inférieures à 3002 C, de préférence infé- rees, temperatures below 3002 C, preferably below
rieures à 20020, et des pressions nettement supérieures à la pression atmosphérique, de préférence supérieures à 10 bars et lower than 20020, and pressures significantly higher than atmospheric pressure, preferably greater than 10 bars and
notamment supérieures à 7 Obars ( 1000 p s i environ). notably more than 7 Obars (1000 p s i approximately).
On dispose d'une grande latitude dans le choix de variables There is a great deal of latitude in the choice of variables
opératoires qui donneront des dessins de photomasques à résolu- which will give drawings of photomasks to be resolved
tion élevée dans de grands substrats de verre suivant la présente high tion in large glass substrates according to the present
invention Les conditions préférées sont notamment des températu- INVENTION The preferred conditions are in particular temperatures
res inférieures à 3002 C, de préférence inférieures à 20020, et res less than 3002 C, preferably less than 20020, and
des pressions nettement supérieures à la pression atmosphérique. pressures well above atmospheric pressure.
Alors que des pressions de 10 à 100 bars peuvent être atteintes facilement et en toute sécurité pour des substrats relativement petits, les problèmes que posent la construction d'un grand autoclave capable de supporter de telles pressions, ainsi que la manipulation en toute sécurité de grandes quantités d'hydrogène sous de telles pression, ne sont pas négligeables La présente invention élimine ces problèmes, tout en obtenant encore une réduction et une agglomération efficaces d'ions formateurs de taches par imprégnation en utilisant l'hydrogène sous pression While pressures from 10 to 100 bar can be reached easily and safely for relatively small substrates, the problems of building a large autoclave capable of withstanding such pressures, as well as the safe handling of large ones quantities of hydrogen under such pressure are not negligible The present invention eliminates these problems, while still achieving effective reduction and agglomeration of staining ions by impregnation using hydrogen under pressure
en tant qu'agent réducteur D'après le procédé de la présente in- as a reducing agent According to the process of the present invention
vention, les grands substrats sont placés dans un grand récipient tenant la pression qui est rempli d'un liquide inerte saturé d'hydrogène sous pression La réduction et l'agglomération d'ions formateurs de taches par imprégnation peuvent être effectuées avec efficacité à des températures modérées, inférieures à 3002 C et, de préférence, inférieures à 2009 C et sous des pressions qui Note, large substrates are placed in a large pressure-holding container which is filled with an inert liquid saturated with hydrogen under pressure. Reduction and agglomeration of stain-forming ions by impregnation can be carried out effectively at temperatures moderate, below 3002 C and preferably below 2009 C and under pressures which
peuvent atteindre l Obars environ.can reach the Obars approximately.
Les compositions de verre qui conviennent pour des substrats de photomasques suivant la présente invention sont celles qui The glass compositions which are suitable for photomask substrates according to the present invention are those which
contiennent des cations mobiles, capables d'être amenés électri- contain mobile cations capable of being brought electrically
quement à migrer à des tensions modérées, pour créer des sites dans lesquels les cations formateurs de taches par imprégnation peuvent être injectés les ions de métaux alcalins, tels que le sodium, le potassium et le lithium, ont une mobilité relativement grande dans le verre Conviennent donc particulièrement les verres qui comportent des proportions au moins minimes d'oxydes de métaux alcalins Par exemple, les compositions classiques -de verre de soude-chaux-silice contiennent typiquement 10 à 13 % en only to migrate at moderate voltages, to create sites in which the stain-forming cations by impregnation can be injected the ions of alkali metals, such as sodium, potassium and lithium, have a relatively large mobility in the glass. therefore particularly the glasses which comprise at least minimal proportions of alkali metal oxides For example, the conventional compositions of soda-lime-silica glass typically contain 10 to 13% in
poids environ dioxyde de sodium et des traces d'oxyde de potassium,- weight approximately sodium dioxide and traces of potassium oxide, -
ce qui représente une source plus que suffisante de cations mobi- which represents a more than sufficient source of mobile cations
les D'autres compositions de verre, ayant de moindres concentra- Other glass compositions, having lower concentrations
tions d'oxydes de métaux alcalins, peuvent être également utili- alkali metal oxides, can also be used
sées dans le cadre de la présente invention, la seule limitation étant l'aptitude à la création d'un dessin d'imprégnation ayant une densité suffisante pour masquer le rayonnement actinique qui in the context of the present invention, the only limitation being the ability to create an impregnation pattern having a density sufficient to mask the actinic radiation which
sera utilisé dans une opération ultérieure de photolithographie. will be used in a later photolithography operation.
les matières photorésistantes qui conviennent suivant la photoresist materials which are suitable according to the
présente invention peuvent être définies comme des matières poly- present invention can be defined as poly-
mères qui, exposées à un rayonnement actinique, typiquement la lumière ultra-violette, développent des zones qui sont solubles mothers who, exposed to actinic radiation, typically ultraviolet light, develop areas that are soluble
dans un solvant particulier et d'autres zones qui sont insolubles. in a particular solvent and other areas that are insoluble.
Lors de l'exposition à ce solvant particulier, les zones solubles sont éliminées, laissant un dessin d'ouvertures dans la couche photorésistante, à travers lesquelles les ions formateurs de taches par imprégnation peuvent migrer On citera, entre autres exemples particuliers de matières photorésistantes disponibles dans le commerce qui peuvent être utilisées dans le cadre de la présente invention, la LSI-195 Photoresist vendue par la Philip When exposed to this particular solvent, the soluble areas are eliminated, leaving a pattern of openings in the photoresist layer, through which the stain-forming ions by impregnation can migrate. Among other particular examples of photoresist materials available commercially available for the present invention, the LSI-195 Photoresist sold by the Philip
A Hunt Company, les KPR et EFTR Photoresists vendues par l'East- At Hunt Company, the KPR and EFTR Photoresists sold by the East-
man Kodak Company et les AZ-ll et AZ-1350 J vendues par la man Kodak Company and the AZ-ll and AZ-1350 J sold by the
Shipley Company.Shipley Company.
il La couche d'ions formateurs de taches par imprégnation peut être appliquée sous forme de composé d'un ou de plusieurs cations formateurs de taches par imprégnation, ayant une conductivité électrique relativement faible, ou sous forme d'une pellicule métallique, par l'application de techniques classiques de revê- It The layer of stain-forming ion by impregnation can be applied as a compound of one or more stain-forming cations by impregnation, having a relatively low electrical conductivity, or in the form of a metallic film, by application of classic coating techniques
tement telles que l'évaporation, la pulvérisation, le dépôt chi- such as evaporation, spraying, chemical deposit
mique par voie humide et d'autres techniques connues. wet mique and other known techniques.
-De préférence, la migration des ions formateurs de taches par imprégnation dans la surface du verre est réalisée par l'application de couches électriquement conductrices sur les deux faces du substrat et l'application d'un potentiel électrique entre elles Les couches électriquement conductrices sont faites de préférence de graphite colloïdal qui peut être appliqué sur le substrat sous forme de bouillie aqueuse ou alcoolique ou par Preferably, the migration of the spot-forming ions by impregnation in the surface of the glass is carried out by the application of electrically conductive layers on the two faces of the substrate and the application of an electrical potential therebetween. The electrically conductive layers are preferably made of colloidal graphite which can be applied to the substrate in the form of an aqueous or alcoholic slurry or by
pulvérisation sous forme d'aérosol. spray as an aerosol.
L'application d'un champ électrique entre les couches-élec- The application of an electric field between the electric layers
trodes fait pénétrer plus profondément dans le substrat de verre les cations mobiles de métaux alcalins, tout en provoquant l'injection d'ions formateurs de taches par imprégnation dans le verre, dans les espaces laissés vides par le déplacement des cations de métaux alcalins La vitesse de migration des ions est déterminée par la tension appliquée et la température A la trodes cause the mobile alkali metal cations to penetrate deeper into the glass substrate, while causing the injection of stain-forming ions by impregnation into the glass, into the spaces left empty by the displacement of the alkali metal cations The speed of ion migration is determined by the applied voltage and the temperature At the
température ambiante, la vitesse de migration des ions est rela- ambient temperature, the ion migration speed is relatively
tivement lente; pour cette raison, on préférera des températures élevées, supérieures de préférence à 1002 C environ, afin d'obtenir des délais raisonnables de migration des ions à un potentiel tively slow; for this reason, high temperatures, preferably higher than about 1002 C, are preferred, in order to obtain reasonable times for migration of the ions to a potential.
électrique de quelques centaines de volts. several hundred volts.
Après que les ions formateurs de taches par imprégnation After the stain-forming ions by impregnation
ont été amenés électriquement à migrer dans le verre à la profon- have been caused to migrate electrically into the glass
deur voulue, de préférence de 1 micron ou moins, le développement de la densité optique dans les zones de migration des ions est obtenu par chauffage dua substrat de verre en présence d'un agent réducteur, afin de réduire les ions formateurs de taches par imprégnation dans leur état élémentaire, puis d'agglomérer les desired size, preferably 1 micron or less, the development of the optical density in the ion migration zones is obtained by heating the glass substrate in the presence of a reducing agent, in order to reduce the stain-forming ions by impregnation in their elementary state and then agglomerate the
atomes métalliques sous une forme cristalline submicroscopique. metal atoms in a submicroscopic crystal form.
Avec de petits substrats, ces opérations sont exécutées, d'après la présente invention, dans une atmosphère d'hydrogène pur à une température relativement basse, de préférence inférieure à 30020 et notamment inférieure à 20020, à une pression supérieure à la pression atmosphérique, de préférence de l'ordre de 10 à 100 atm. Avec de grands substrats, ces opérations sont exécutées, d'après la présente invention, en présence d'un liquide inerte saturé d'hydrogène, à une température relativement basse, de préférence inférieure à 30000 et notamment inférieure à 200 OC, à une pression supérieure à la pression atmosphérique, de préférence de l'ordre With small substrates, these operations are carried out, according to the present invention, in an atmosphere of pure hydrogen at a relatively low temperature, preferably below 30020 and especially below 20020, at a pressure above atmospheric pressure, preferably of the order of 10 to 100 atm. With large substrates, these operations are carried out, according to the present invention, in the presence of an inert liquid saturated with hydrogen, at a relatively low temperature, preferably less than 30,000 and in particular less than 200 OC, at a pressure higher than atmospheric pressure, preferably around
de 2 à 10 bars.from 2 to 10 bars.
De nombreux systèmes d'ions formateurs de taches par impré- Numerous ion-forming spot systems by impregnation
gnation et de matières photorésistantes conviennent dans le cadre generation and photoresist materials suitable for
de la présente invention Par exemple, on peut appliquer directe- of the present invention For example, direct-
ment une Gmatière photorésistante sur le substrat de verre, créer un dessin dans cette matière photorésistante, puis appliquer une couche d'ions formateurs de taches par imprégnation sur la matière photorésistante Dans un autre mode de réalisation possible, une couche d'ions formateurs de taches par imprégnation peut être a photoresist on the glass substrate, create a pattern in this photoresist, then apply a layer of stain-forming ions by impregnation on the photoresist. In another possible embodiment, a layer of stain-forming ions by impregnation can be
déposée sur la surface du verre et un dessin de matière photo- deposited on the surface of the glass and a drawing of photo material
résistante peut être créé par-dessus Différents systèmes sont resistant can be created over different systems are
discutés en détail dans le brevet des Etats-Unis N 2 4 155 735. discussed in detail in U.S. Patent No. 2,455,735.
Dans le mode de réalisation préféré de la présente invention, un photomasque de verre imprégné à résolution élevée est préparé par développement d'une émulsion photographique contenant de l'argent sur un substrat de verre et par migration d'argent dans le verre à partir de l'émulsion photographique développée Des ions argent migrent dans le verre, déplaçant des cations mobiles qui migrent plus profondément dans le substrat de verre Les ions argent qui ont migré sont ensuite réduits à l'état élémentaire et agglomérés en cristaux submicroscopiques à l'intérieur du verre, pour donner un dessin d'imprégnation, par chauffage en présence In the preferred embodiment of the present invention, a high resolution impregnated glass photomask is prepared by developing a photographic emulsion containing silver on a glass substrate and by migrating silver into the glass from the developed photographic emulsion Silver ions migrate into the glass, displacing mobile cations which migrate deeper into the glass substrate The silver ions which have migrated are then reduced to the elementary state and agglomerated into submicroscopic crystals inside the glass, to give an impregnation pattern, by heating in the presence
d'hydrogène sous pression suivant la présente invention Les émul- of hydrogen under pressure according to the present invention.
sions photographiques qui conviennent pour la production de photographic sions which are suitable for the production of
dessins de photomasques de verre imprégné dans ce mode de réali- drawings of photomasks of glass impregnated in this embodiment
sation de l'invention sont celles qu'il est possible de développer sation of the invention are those which it is possible to develop
pour former une couche résiduelle d'émulsion et d'argent ou d'ha- to form a residual layer of emulsion and silver or ha-
logénure d'argent, ayant une conductivité électrique suffisante pour permettre l'électro-migration d'ions argent dans le substrat de verre à partir de l'émulsion L'émulsion doit également avoir silver housing, having sufficient electrical conductivity to allow electro-migration of silver ions into the glass substrate from the emulsion The emulsion must also have
une capacité de résolution élevée, afin que l'on obtienne un des- a high resolution capacity, so that one gets a
sin de photomasque à résolution élevée. sin of high resolution photomask.
Des techniques photographiques ordinaires sont utilisées pour exposer etdévelopper l'émulsion photographique Le substrat de verre portant une pellicule d'émulsion photographique est exposé à un rayonnement actinique à travers un dessin-mère afin de former une image latente, qui est ensuite développée dans Ordinary photographic techniques are used to expose and develop the photographic emulsion. The glass substrate carrying a photographic emulsion film is exposed to actinic radiation through a master image to form a latent image, which is then developed in
l'émulsion photographique par exposition à des solutions dévelop- the photographic emulsion by exposure to developed solutions
patrices appropriées On peut développer sur le substrat, soit une image positive, soit une image négative, selon le type de appropriate patrices One can develop on the substrate, either a positive image, or a negative image, according to the type of
l'émulsion photographique utilisée dans l'opération de développe- the photographic emulsion used in the development operation
ment. Le champ électrique utilisé pour provoquer la migration des ions argent, à partir de l'émulsion photographique développée, is lying. The electric field used to cause the migration of silver ions, from the developed photographic emulsion,
dans la surface sous-jacente du verre est, de préférence, suffi- in the underlying surface of the glass is preferably sufficient
samment intense pour produire la migration de la quantité néces- intense enough to produce the migration of the quantity necessary
saire d'ions argent dans les limites d'un délai raisonnable, mais suffisamment faible pour éviter la formation d'un arc autour des silver ion within a reasonable time, but weak enough to avoid arcing around the
bords du substrat de verre, entre les couches d'anode et de catho- edges of the glass substrate, between the anode and cathode layers
de Typiquement, des tensions de 50 à 1000 volts, de préférence de 200 à 700 volts, sont suffisantes à des températures de 100 à 30020 environ Afin d'obtenir un maximum de résolution du dessin suivant la présente invention, la profondeur de migration des ions argent est limitée de préférence à 1 micron ou moins, ce qui est Typically, voltages from 50 to 1000 volts, preferably from 200 to 700 volts, are sufficient at temperatures of approximately 100 to 30020 In order to obtain maximum resolution of the design according to the present invention, the depth of migration of the ions silver is preferably limited to 1 micron or less, which is
suffisant, eu égard à l'efficacité de réduction et d'aggloméra- sufficient, having regard to the reduction and agglomeration efficiency
tion des ions formateurs de taches par imprégnation, en présence d'hydrogène pur ou d'un liquide inerte saturé d'hydrogène sous tion of the spot-forming ions by impregnation, in the presence of pure hydrogen or of an inert liquid saturated with hydrogen under
pression suivant la présente invention Le liquide inerte, c'est- pressure according to the present invention The inert liquid, that is
à-dire chimiquement inerte à l'égard de l'hydrogène moléculaire dans les conditions de température et de pression de la présente invention, est de préférence un hydrocarbure ou un carbure fluoré ayant une pression de vapeur inférieure à 1 bar à la température that is to say chemically inert with respect to molecular hydrogen under the temperature and pressure conditions of the present invention, is preferably a hydrocarbon or a fluorinated carbide having a vapor pressure of less than 1 bar at temperature
de réduction et d'agglomération de la présente invention. reduction and agglomeration of the present invention.
Une fois qu'une quantité suffisante d'argent ionique a été amenée électriquement à migrer dans le substrat de verre jusqu'à la profondeur voulue, le dessin d'imprégnation est créé par Once a sufficient amount of ionic silver has been caused to migrate through the glass substrate to the desired depth, the impregnation pattern is created by
réduction des ions argent à l'état élémentaire et par aggloméra- reduction of silver ions in elementary state and by agglomeration-
tion en cristaux submicroscopiques, par chauffage en présence tion in submicroscopic crystals, by heating in the presence
d'hydrogène pur sous pression Alors que des températures supé- pure hydrogen under pressure While temperatures above
rieures à 4000 C environ sont généralement nécessaires pour que les processus de réduction et d'agglomération se déroulent dans une atmosphère ambiante, et que des températures de l'ordre de 550 à 40020 sont nécessaires pour que les processus de réduction et d'agglomération se déroulent dans une atmosphère de gaz de moulage, l'utilisation d'hydrogène pur sous pression comme agent réducteur suivant la présente invention permet que la réduction et l'agglomération de l'argent se déroulent à des températures inférieures à 3002 C et, de préférence, inférieures à 2000 C, afin d'obtenir un maximum de résolution du dessin de photomasque formé par imprégnation Aux températures et aux pressions suivant la présente invention, on peut obtenir une densité d'au moins 2,0 à l'égard des rayons ultra-violets en une période de 2 à 12 about 4000 C are generally necessary for the reduction and agglomeration processes to take place in an ambient atmosphere, and that temperatures on the order of 550 to 40020 are necessary for the reduction and agglomeration processes to take place. take place in an atmosphere of molding gas, the use of pure hydrogen under pressure as a reducing agent according to the present invention allows the reduction and agglomeration of the silver to take place at temperatures below 3002 C and, preferably , lower than 2000 C, in order to obtain a maximum resolution of the design of photomask formed by impregnation At temperatures and pressures according to the present invention, it is possible to obtain a density of at least 2.0 with respect to ultra rays - violets in a period from 2 to 12
heures environ Pour les grands substrats, la présente d'un liqui- hours approx. For large substrates, the presence of a liquid
de inerte saturé d'hydrogène sous pression comme agent réducteur inert saturated hydrogen under pressure as a reducing agent
suivant la présente invention permet que la réduction et l'agglo- according to the present invention allows that the reduction and the agglo-
mération de l'argent se déroulent à des températures inférieures à 30020 et, de préférence, inférieures à 20090, afin d'obtenir un silver transfer take place at temperatures below 30020 and, preferably, below 20090, in order to obtain a
îaximum de résolution du dessin de photomasque formé par imprégna- the maximum resolution of the photomask design formed by impregnating
tion Aux températures et aux pressions suivant la présente in- at temperatures and pressures according to this in-
vention, on peut obtenir une densité d'au moins 2,0 à l'égard vention, we can obtain a density of at least 2.0 with respect to
des rayons ultra-violets en l'espace de 4 à 6 heures environ. ultraviolet rays in about 4 to 6 hours.
On comprendra mieux la présente invention à l'aide de la The present invention will be better understood using the
description qui suit d'exemples particuliers. description which follows of specific examples.
Exemple IExample I
Un photomasque de production commerciale, formé sur une plaque à émulsion haute résolution Kodak de forme carrée, mesurant 2,5 pouces ( 6,35 cm environ) de côté et 0,060 pouces ( 1,5 mm environ) d'épaisseur, a été revêtue par immersion dans une A commercial production photomask, formed on a Kodak high resolution emulsion plate in square shape, measuring 2.5 inches (6.35 cm approximately) by side and 0.060 inches (1.5 mm approximately) thick, was coated by immersion in a
suspension à 7 % de matières solides d'Acheson DAG R 115 (graphi- Acheson DAG R 115 7% solids suspension (graphi-
te colloïdal dans le 1,1,1-trichloréthane) et cuite pendant 5 h à 2602 C Les couches de revêtement avant et arrière ont été séparées électriquement par élimination sur les quatre bords, puis la plaque a été placée dans un four à circulation forcée d'air à 1812 C La couche de revêtement sur la surface portant le dessin étant connectée en tant qu'anode et la couche de revêtement de la surface opposée étant connectée en tant que cathode, on a procédé au traitement électrique, la tension appliquée débutant à 200 volts, puis s'élevant à une vitesse constante pour atteindre 290 volts à la fin du traitement, 70 minutes plus tard Les couches de revêtement ont été détachées de la plaque au moyen te colloïdal in 1,1,1-trichloroethane) and baked for 5 h at 2602 C The front and rear coating layers were separated electrically by elimination on all four edges, then the plate was placed in a forced circulation oven of air at 1812 C. The coating layer on the surface bearing the design being connected as an anode and the coating layer of the opposite surface being connected as a cathode, the electrical treatment was carried out, the applied voltage starting at 200 volts, then rising at a constant speed to reach 290 volts at the end of the treatment, 70 minutes later The coating layers were detached from the plate by means
d'une solution aqueuse diluée d'alcali chaude Le dessin impré- of a dilute aqueous solution of hot alkali.
gné a été cré' par traitement de la plaque dans un récipient was created by processing the plaque in a container
tenant la pression, rempli à 600 p s i ( 42 bars) (à la tempé- holding pressure, filled to 600 p s i (42 bars) (at room temperature
rature ambiante) d'hydrogène pur, pendant 14 heures à 1822 C La ambient temperature) of pure hydrogen, for 14 hours at 1822 C La
densité optique du dessin résultant, mesurée avec un microdensi- optical density of the resulting design, measured with a microdensi-
tomètre Macbeth TD 504 en utilisant un filtre d'ultra-violet M 18 (Corning Glass Works), était de 2,84 à 2,94 L'acuité des bords était telle que les plus petits éléments du dessin, des lignes et des espaces de 8 microns de large, étaient résolus sans région Macbeth TD 504 tometer using an ultraviolet filter M 18 (Corning Glass Works), was 2.84 to 2.94 The sharpness of the edges was such that the smallest elements of the drawing, lines and spaces 8 microns wide, were resolved without region
de roulement perceptible à un grandissement optique 200 X (résolu- of rotation perceptible at 200 X optical magnification (resolved
tion d'environ 1 micron).approximately 1 micron).
Exemple IIExample II
Un dessin est développé dans une couche de matière photoré-W sistante sur un substrat de verre La surface du substrat de verre revêtue de matière photorésistante est mise en contact, à une température de 1602 C environ, avec un bain de sel fondu qui est un mélange eutectique de nitrate d'argent et de nitrate de potassium 0,04 mg environ d'ion argent par cm 2 de surface du A pattern is developed in a layer of photoresist-W material resistant on a glass substrate The surface of the glass substrate coated with photoresistive material is brought into contact, at a temperature of about 1602 C, with a bath of molten salt which is a eutectic mixture of silver nitrate and potassium nitrate approximately 0.04 mg of silver ion per cm 2 of surface of the
verre sont injectés jusqu'à une profondeur de 0,4 microns envi- glass are injected to a depth of about 0.4 microns
ron par électro-migration Les ions argent sont réduits et agglomérés pour former un dessin d'imprégnation dans la surface ron by electro-migration The silver ions are reduced and agglomerated to form an impregnation pattern in the surface
du verre, par traitement dans l'hydrogène pur sous 800 p s i. glass, by treatment in pure hydrogen at 800 p s i.
( 56 bars environ) pendant 4 heures à 1600 C Le dessin d'impré- (56 bars approx.) For 4 hours at 1600 C The imprint drawing
gnation a une densité optique d'environ 2,5 à l'égard d'un rayon- generation has an optical density of about 2.5 with respect to a ray-
nemenit ultra-violet d'environ 400 nm de longueur d'onde Le dessin d'imprégnation a une nuance ambrée rougeâtre, couleur ultra-violet nemenit of approximately 400 nm wavelength The impregnation pattern has a reddish amber shade, color
caractéristique d'une étroite bande d'absorption liée à de peti- characteristic of a narrow absorption band linked to small
tes particules d'argent (moins de 10 nm) - your silver particles (less than 10 nm) -
Exemple IIIExample III
Un échantillon d'essai, découpé dans un photomasque de pro- A test sample, cut from a photomask of pro-
duction mesurant 22 x 28 x 0,190 pouces ( 56 x 71 x 0,5 cm environ) après traitement d'électro-migration, mais avant réduction, est placé dans un flacon de verre à large ouverture de 4 onces ( 113 cm 3) et on y ajoute du fluide Gulf DXE R (fluide de transfert de duction measuring 22 x 28 x 0.190 inches (56 x 71 x 0.5 cm approximately) after electro-migration treatment, but before reduction, is placed in a 4 ounce (113 cm 3) wide-mouth glass bottle and add Gulf DXE R fluid (transfer fluid from
chaleur du commerce, di-orthoxylyl-éthane) Jusqu'à ce que la moi- commercial heat, di-orthoxylyl-ethane) Until me-
* tié de la longueur de l'échantillon soit immergée dans le liquide.* half the length of the sample is immersed in the liquid.
Le flacon ouvert, contenant l'échantillon et le liquide, est The open bottle, containing the sample and the liquid, is
placé dans un récipient tenant la pression de 1 litre (Parr Ins- placed in a container holding the pressure of 1 liter (Parr Ins-
trument Company, No 4611) Le récipient est purgé de l'air par remplissage à deux reprises avec des gaz de moulage jusqu'à 500 trument Company, No 4611) The container is purged of air by filling twice with molding gases up to 500
p.s i ( 35 bars) et détente à deux reprises à la pression am- p.s i (35 bars) and expansion twice at am pressure
biante; puis le récipient est mis sous une pression de 360 p s i< biante; then the container is put under a pressure of 360 p s i <
( 25 bars environ) avec de l'hydrogène pur et il est fermé, her- (About 25 bars) with pure hydrogen and it is closed, her-
métiquement Le récipient est alors chauffé à 1800 C pendant 14 The container is then heated to 1800 C for 14
heures La pression à l'intérieur du récipient s'élève à 460 p s i. hours The pressure inside the container is 460 p s i.
( 32 bars environ) en conséquence du chauffage Les mesures effectuées sur l'échantillon après l'achèvement de ce traitement donnent une densité optique à l'ultra-violet de 3,21 dans la partie de la surface qui était submergée dans l'huile, et de 3,05 (32 bars approximately) as a result of heating The measurements carried out on the sample after the completion of this treatment give an optical density to the ultraviolet of 3.21 in the part of the surface which was submerged in the oil , and 3.05
dans la partie mise seulement en contact avec l'hydrogène gazeux. in the part put only in contact with hydrogen gas.
La densité optique dans la région visible du spectre (définie par un filtre Wratten 106) est de 0,95 dans la partie submergée et de The optical density in the visible region of the spectrum (defined by a Wratten 106 filter) is 0.95 in the submerged part and
0,90 dans le reste de l'échantillon La nuance est ambrée rouge 2- 0.90 in the rest of the sample The shade is amber red 2-
tre foncée L'examen au microscope du dessin d'imprégnation à x, avec une résolution de i micron environ, ne révèle pas de région "de roulement" observable Les propriétés du fluide sont inchangées Un échantillon identique, traité dans des gaz de moulage pendant 3 heures à 34320 C, a une densité optique à l'ul- be dark Examination with a microscope of the impregnation pattern at x, with a resolution of approximately i micron, does not reveal any observable "rolling" region The properties of the fluid are unchanged An identical sample, treated in molding gases for 3 hours at 34320 C, has an optical density at ultra-
tra-violet de 2,30 seulement et un aspect vert-olive à la vue. tra-violet of only 2.30 and an olive-green appearance at sight.
Un examen des spectres d'absorptioh complets pour les deux dessins d'imprégnation montre qu'ils ont l'un et l'autre un maximum d'absorption dans la région autour de 400 nm, mais que An examination of the complete absorption spectra for the two impregnation drawings shows that they both have a maximum absorption in the region around 400 nm, but that
la bande d'absorption du dessin produit à une température supé- the absorption band of the design produced at a higher temperature
rieure est plus large, ce qui est lié au fait qu'une grande is larger, which is linked to the fact that a large
variété de grosseurs de particules d'argent est présente. variety of silver particle sizes is present.
Exemple IVExample IV
Des substrats de verre, comportant une image latente formée Glass substrates, having a latent image formed
par électro-migration d'ions argent, sont placés dans un autocla- by electro-migration of silver ions, are placed in an autoclave
ve soudé en acier doux ordinaire La majeure partie de l'espace ve welded in ordinary mild steel Most of the space
restant dans l'autoclave est remplie avec de l'huile de paraffine. remaining in the autoclave is filled with paraffin oil.
On introduit de l'hydrogène pour établir une pression d'environ barsà 18020 Au bout de 12 heures, le photomasque de verre porte une ilsage imprégnée, ayant une densité d'environ 2,0 à l'égard du rayonnement ultraviolet Cette dersité est comparable Hydrogen is introduced to establish a pressure of approximately bars at 18020 After 12 hours, the glass photomask bears an impregnated bore, having a density of approximately 2.0 with respect to ultraviolet radiation This dersity is comparable
à celle qu'on obtient au bout de 3 heures de réduction et d'agglo- to that obtained after 3 hours of reduction and agglomeration
mération dans des gaz de moulage à 4000 C, température à laquelle la définition des bords est compromise par diffusion latérale meration in molding gases at 4000 C, temperature at which edge definition is compromised by lateral diffusion
des ions argent formateurs de taches par imprégnation. silver ions forming stains by impregnation.
Les exemples qui précèdent sont donnés pour illustrer la The above examples are given to illustrate the
présente invention Divers ions formateurs de taches par impré- present invention Various spot-forming ions by impregnation
gration, diverses matières photorésistantes, diverses conditions de température et de pression peuvent être utilisés On peut se servir de différents autres liquides inertes, notamment le gration, various photoresists, various temperature and pressure conditions can be used Different other inert liquids can be used, including
l,l-di-(orthoxylyl)-éthane, l'huile minérale et des carb res fluo- l, l-di- (orthoxylyl) -ethane, mineral oil and fluoro carbs
rés D'autres ions formateurs de taches par imprégnation et une large gamme de durées de traitement, de température et de pression res Other stain-forming ions by impregnation and a wide range of treatment times, temperature and pressure
peuvent être choisis, la seule limite étant fixée par la résis- can be chosen, the only limit being set by the resis-
tance du récipient tenant la pression et par la résolution nécessaire du dessin d'imprégnation La portée de la présente tance of the container holding the pressure and by the necessary resolution of the impregnation drawing The scope of this
invention est définie par les revendications qui suivent. invention is defined by the claims which follow.
Claims (16)
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- 1982-11-22 GB GB08233198A patent/GB2109786B/en not_active Expired
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- 1984-11-21 GB GB08429335A patent/GB2163274B/en not_active Expired
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