Amélioration du procédé

Si optimiser les paramètres du procédé existant peut permettre de diminuer l'ampli-tude des eets d'empilement, certaines modications ou ajouts au procédé peuvent jouer un rôle important. Ici encore je développerai deux exemples dont bien entendu celui de l'utilisation d'une couche anti-reet développable appuyée par une étude expérimentale et je ferai une proposition d'étude en troisième paragraphe.

Bloquer la lumière sur le réticule

Un article de la conférence SPIE 2010 intitulé "A novel method to reduce topography eect for implant lithography process" [61] traite d'un moyen astucieux de lutte contre les eets d'empilement en bloquant la lumière directement au niveau du réticule à l'aide de motifs diractants non résolus. Nous avons montré que les eets d'empilement sont très dépendants de l'illumination directe de la source optique. En plaçant ces motifs diractants non résolus à l'aide de la simulation numérique, on obtient un moyen moins coûteux que l'utilisation d'une couche anti-reet.

Utiliser une couche anti-reet développable

La solution la plus plausible quand il s'agit de limiter les réexions lumineuses issues des couches sous la résine photosensible, c'est d'utiliser une couche anti-reet comme pour de nombreux autres niveaux. Cependant, les problématiques techniques contraignent ici au choix d'une couche anti-reet développable [9] [23]. Ici aussi, des études ont été menées à STMicroelectronics et j'ai pu participer à évaluer l'améliora-tion apportée grâce aux structures test que j'avais placées sur les réticules. Les deux graphiques ci-dessous permettent de comparer l'eet de transition avec une couche anti-reet développable appelée DBARC pour "developable bottom anti-reective coating" et sans cette couche.

Figure 5.3  Eet de transition avec et sans utilisation d'une couche anti-reet On observe premièrement une diminution très importante de l'eet de transition (du vert au bleu). La référence de la ligne de résine sur substrat de silice, qui illustre de ce fait l'eet de substrat, augmente de plus de 60 nm (du violet au rouge). Par contre, cette nouvelle référence est 20 nm au-dessus de la courbe de l'eet de transition en vert avec les transitions très rapprochées. Nous avons vu que lorsque les éléments de silicium se rapprochent de la ligne de résine, ils protègent la ligne de résine de l'eet substrat. Ainsi la dimension de la ligne de résine tend vers celle d'une ligne sur silicium. Or ici nous avons 20 nm supplémentaires et nous les retrouvons également entre les courbes verte et bleue de l'eet de transition au début des courbes. Une autre façon d'interpréter

l'impact de la couche anti-reet est de prêter attention justement à ce phénomène de masquage. Dans le cas de l'empilement sans couche anti-reet, on retrouve bien comme au chapitre précédent, une partie de la courbe avec eet de transition nettement au-dessus de sa référence (vert au au-dessus du violet), alors que dans la situation avec la couche anti-reet, les premiers points des deux courbes sont quasiment confondus (bleu et rouge). L'eet de masquage de l'eet substrat a disparu parce que l'impact des couches inférieures a totalement été atténué. Ceci implique que la couche anti-reet limite également la réexion lumineuse à l'interface silicium-résine que nous n'avons jamais étudiée puisque cet empilement nous servait de référence. Ainsi, grâce à cette couche anti-reet, la globalité des eets d'empilement est atténuée.

Une dernière observation s'impose. Avec l'utilisation d'une couche anti-reet, la courbe d'eet de transition remonte au niveau de la référence, du bleu au rouge, contrai-rement à la courbe verte qui ne remonte pas à la référence en violet. Nous avions évoqué dans le chapitre 4 dans le paragraphe de l'eet de transition des questions de topogra-phie de l'empilement. Ici ce problème a disparu ! Mais il reste cependant impossible de tirer des conclusions sans information supplémentaire. En eet, nous ne savons pas si la couche anti-reet et la résine suivent le prol de la topographie, c'est à dire si elles ont une épaisseur constante, ou si elles rendent la surface plane comme sur la gure suivante. Dicile donc de raisonner sur ces courbes pour expliquer la remontée à la référence de la courbe.

Figure 5.4  Topographie possible de la surface d'une plaque de silicium

Nous proposons sur le graphique de droite de diminuer l'échelle du graphique au-tour de la nouvelle courbe d'eet de transition. Notons alors que même avec l'utilisation d'une couche anti-reet, l'eet d'empilement n'a pas disparu. Il reste une uctuation d'environ 15 nm de la ligne de résine. Cette dernière observation a deux conséquences fondamentales. La première c'est que les eets d'empilement ne concernent proba-blement pas uniquement les niveaux d'implantation des sources et drains, mais bien d'autres malgré l'éventuelle utilisation de couches anti-reet (nous l'avons vérié en ef-fet sur d'autres niveaux). La seconde est que quand bien même l'optimisation ou l'amé-lioration du procédé pourraient limiter les eets d'empilement, nos travaux conservent un intérêt très important pour les technologies actuelles et futures. Une erreur de 15 nm sur un niveau implant peut sembler faible mais de nombreux autres niveaux n'ont pas une marge d'erreur globale aussi importante sur le placement et la dimension des motifs en photolithographie.

Niveaux de gris ?

Pour terminer cette partie j'aimerais faire une proposition. Lors de mes conférences je me suis particulièrement intéressé à des articles et présentations sur de la photo-lithographie en niveaux de gris. Plutôt que de réaliser le réticule de manière binaire, c'est à dire présence d'un motif ou absence de motif, certains réticules ont des motifs en niveaux de gris, donc avec des transmissions variables. Ce mode de fonctionnement est utilisé pour réaliser des motifs résine d'épaisseur variable pour permettre l'ajuste-ment de la profondeur d'implantation ionique. Je pense qu'une perspective intéressante à mes travaux seraient d'essayer d'utiliser un réticule en niveau de gris pour limiter, voire mieux, contrôler les eets d'empilement [22].