Manuel de formation pratique en photolithographie … · (11cP s) AZ5214E 310nm à 420nm...
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Faculté de génie
Département de génie électrique
et de génie informatique
GEI721 – Formation à la fabrication en salles
blanches
ÉTÉ 2010
Guide de formation en photolithographie
© CRN2 / Département de génie électrique et de génie informatique, Université de Sherbrooke,
reproduction interdite sans autorisation.
Manuel de formation pratique en photolithographie
Introduction à la photolithographie
But : En général, il s’agit d’obtenir sur un substrat relativement plan des zones spécifiques
dictées par le design qui seront recouvertes de résine photosensible afin de protéger ces zones
durant certaines étapes de fabrication. En particulier, ce peut être pour protéger les zones
recouvrant sur le substrat d’une gravure, d’une implantation ionique ou encore d’un dépôt
d’une couche de matériau.
Étapes principales
Il y a 3 principales étapes en photolithographie avant de faire le traitement sélectif comme tel
(gravure ou autre): Revêtement –Exposition – Développement
1) Le revêtement consiste à étaler sur un substrat ou un échantillon une couche de résine
(photosensible ou autre) de façon uniforme et contrôlée.
2) L’exposition consiste à insoler ou exposer la résine photosensible à un rayonnement de
lumière ultraviolette de façon sélective en masquant la lumière aux endroits qui n’ont
pas à être exposés. Un masque photolithographie est utilisé, lequel est une plaque
transparente avec l’image d’un niveau du design réalisé dans une couche opaque aux
UV. Après exposition, une image latente correspondant au masque ou à son
complément est obtenue dans la couche photosensible.
3) Le développement consiste à révéler l’image latente par la dissolution sélective de la
couche photosensible. Selon que l’on a utilisé de la résine positive ou négative, l’image
obtenue dans la résine sera l’image même du masque ou encore son complément.
•••• Résine positive : les zones exposées seront sans résine après développement, le
reste qui n’a pas été exposé demeure.
•••• Résine négative : les zones exposées demeurent, le reste qui n’a pas été exposé
s’en va au développement.
Étapes complémentaires
Plusieurs étapes complémentaires peuvent s’ajouter. Certaines étapes seront requises selon le
type de résine utilisée ou la nature du substrat, d’autres seront optionnelles selon la nature des
étapes à faire ou encore selon le degré d’optimisation à atteindre pour la réalisation du
dispositif. Voici une liste de quelques étapes complémentaires et une brève description de
celles-ci :
•••• Étuvage : Déshydratation de la surface au four à étuve ou sur plaque chauffante
avant le revêtement pour retirer toute humidité et augmenter l’adhérence de la
résine
•••• Utilisation de promoteur d’adhérence : étalement de promoteur d’adhérence avant
le dépôt de la résine, pour une adhérence meilleure
•••• Cuisson douce : Évaporation des solvants de la résine après étalement, sur plaque
chauffante ou au four à une température et à une durée précise
•••• Cuisson post-exposition (PEB) : conditionnel à la résine et au procédé utilisé,
traitement thermique après exposition (avant développement) pour faire réagir la
partie exposée de la résine
•••• Enlèvement des ourlets de résine (EBR) : dépendamment de la précision requise et
du format d’échantillon, utilisation d’une des méthodes de «EBR» pour retirer
l’accumulation de résine sur les bords ou les coins des échantillons. Ce peut être
effectué suite à l’étalement de la résine (par ex : échantillons circulaires) ou après
cuisson douce par des étapes supplémentaires d’exposition et de développement
avec utilisation d’un masque adapté à la taille de l’échantillon.
•••• Cuisson forte : pour durcir la résine et la rendre plus résistante aux attaques des
solutions (généralement acides) lors des gravures chimiques.
Les équipements utilisés actuellement :
A. Pour effectuer le revêtement :
1) Tournette ou étaleuse Polos 150 pour substrats jusqu’à 150mm ou 6po de diamètre
(fig.1)
Fig.1 Tournette Polos 150
2) Tournette ou étaleuse Polos 200 pour substrats jusqu’à 200mm ou 8po de diamètre
(fig.2)
Fig.2 Tournette Polos 200
B. Pour faire l’exposition à la lumière ultra-violette:
1) Aligneuse OAI 200 (fig.3)
Fig.3 Aligneuse OAI 200
2) Aligneuse OAI 806 MBA (fig.4)
Fig.4 Aligneuse OAI 806 MBA
C. Pour faire le développement :
1) De façon manuelle, par immersion dans un bain de développeur et puis bain de
rinçage (fig.5)
Fig.5 Développement par immersion dans des pétris de pyrex
2) Développeuse Polos ADC 200 pour substrats jusqu’à 200mm ou 8 po (fig.6)
Fig.6 Développeuse Polos ADC 200
Photorésines
Bien entendu, la photorésine ou résine photosensible est déterminante pour la
photolithographie. Ce média sensible à la lumière blanche (laquelle contient des UV) devra
obligatoirement rester en salle jaune et ne pas être exposé involontairement, jusqu’au
développement final. Les résines sont cependant optimisées pour être plus sensibles à certaines
longueurs d’ondes du spectre UV, correspondant généralement à un maximum d’intensité (ou
raie) produit par une lampe UV à vapeur de mercure (voir tableau 1).
Tableau 1 Longueur d’ondes des raies associées aux pointes d’intensité de lampes UV à vapeur de Hg
Nom de la raie i-line h-line g-line
Longueur d’onde 365,4nm 404,7nm 435,8nm
Il est important de bien choisir la photorésine en regard des équipements et des méthodes
utilisés durant la photolithographie, selon des paramètres du design et selon les étapes de
fabrication post développement jusqu’à ce qu’elle soit retirée du substrat.
Il faut aussi que soient en accord le type de résine et la polarité du masque photolithographique.
Le tableau 2 ci-dessous indique la présence ou l’absence de résine après développement sur un
substrat pour les deux types de résine avec ou sans exposition UV.
Tableau 2
Correspondance entre le type de résine et la polarité du masque après développement
Type de résine Zone claire sur le masque Zones opaques sur le masque (chrome)
Résine positive Substrat (absence de résine) Résine
Résine négative Résine Substrat (absence de résine)
Évidemment, une résine requiert un produit de développement adapté. Le produit recommandé
par le manufacturier ou un produit équivalent est normalement disponible en salle de
photolithographie. Les développeurs sont entreposés en 3 endroits : dans le cabinet jaune en
salle de photo (fig.7), dans le réfrigérateur des produits chimiques (corridor près du sas) ou
encore dans le rangement en bas à gauche du banc ventilé en face du banc humide no.1, avec
d’autres bases. Noter que certains développeurs nécessitent une dilution qui est effectuée par
le personnel des salles blanches.
Fig.7 Cabinet de rangement de produits chimiques en salles de photolithographie
Les tableaux suivants donnent quelques caractéristiques des photorésines disponibles pour la
photolithographie aux salles blanches (tableaux 3, 4 et 5). Il vous faudra certainement consulter
les fiches techniques des photorésines pour prendre des décisions concernant votre procédé.
Celles-ci sont disponibles sur le guide de l’usager des salles blanches sous Produits chimiques ->
Résine et développeurs -> Photolithographie. Cliquer sur fiche technique ou sur un autre nom
de document pour faire afficher l’information d’un produit qui vous intéresse. Noter que si on
clique sur le nom du produit, cela affiche la feuille de MSDS (Material Safety Data Sheet).
Tableau 3 Résines positives
Nom Optimisé longueur d’onde
(nm)
Plage d’épaisseur
couche simple (um)
Développeur recommandé
ou compatible
Enlèvement chimique de
la résine avec :
Commentaires (voir fiche technique pour plus de détails)
S1805 436nm (g-line)
0,4 à 0,7um MF-319 Acétone Remover 1165
Résine mince Usage général
S1813 436nm (g-line)
1,0 à 1,9um MF-319 Acétone Remover 1165
Résine régulière Usage général
S1818 436nm (g-line)
1,4 à 2,7um MF-319 Acétone Remover 1165
Résine plus épaisse Usage général
SPR 220 405nm (i-line)
1,1 à 10um MF-319 Acétone Remover 1165
Résine épaisse Adhésion accrue
Bonne pour placage AZ9245 405nm et
365nm h-line et i-
line
3,5 à 10um AZ 400K dilué 1:4 *
Acétone Remover 1165
Profils plus abrupt Bonne pour DRIE
AZP4903 436nm (g-line)
9 à 30um AZ 400K dilué 1:4 *
Acétone Remover 1165
Résine très épaisse Bonne pour placage
AZ MiR701
365nm (i-line)
0,8 à 1,2um MF-319 Acétone Remover 1165
Haute résolution (en i-line)
(11cPs) AZ5214E 310nm à
420nm (sensibilité spectrale)
1,1 à 2um MF-319 Acétone Remover 1165
à inversion d’image pour soulèvement
avec angles inversés et possibilité de T-
shape PSC Red Consulter le
personnel PR1-
12000A Consulter le
personnel
* Note : L’utilisation du développeur AZ400K dilué à 1:4 est recommandée dans les fiches
techniques pour les résines AZ. Cependant la fiche technique du développeur AZ400K spécifie
qu’une dilution (standard) de 1:4 privilégie un haut contraste alors que le 1:3 privilégie plutôt
une plus haute sensibilité.
Un paramètre important pouvant être ajusté par l’utilisateur est l’épaisseur de la résine selon la
vitesse d’étalement rapide. Certains paramètres sont dépendant le la résine elle-même comme
la résolution, la facilité de dissolution ou de nettoyage, tandis que d’autre comme l’adhérence,
peut dépendre des couches sous-jacentes ou de la préparation de la surface avant le dépôt de la
résine. Noter que l’angle des profils dépend d’abord du type de résine (positive =pente ou
négative = angle réentrant) mais que certains résines optimisées i-line donnent en général des
profils plus abrupts lorsque les étapes sont effectuées conformément aux recommandations de
la fiche technique.
Tableau 4 Résines négatives
Nom Optimisé Longueur
d’onde (nm)
Plage d’épaisseur
couche simple (um)
Développeur recommandé
ou compatible
Enlèvement chimique de la
résine avec :
Commentaires (voir fiche
technique pour plus de détails)
AZ nLof 2020
365nm (i-line)
1,7 à 4,5um MF-319 Acétone Remover 1165
Pour soulèvement à haute résolution
SU8-2005
365nm (i-line)
5 à 8um (peut aussi être
dilué pour épaisseur moindre)
SU-8 Developper
Remover PG si SU-8 repose sur Omnicoat
Époxy, peut être permanent
SU8-2015
365nm (i-line)
17 à 38um
SU-8 Developper
Remover PG si SU-8 repose sur Omnicoat
Époxy, peut être permanent
KMPR 1005
365nm (i-line)
5 à 10um (peut aussi être
dilué pour épaisseur moindre)
SU-8 Developper
(MF-319 possible)
Remover 1165 XP Remover
et XP Neutralizer K (pour epoxy)
Époxy Résiste bien au
DRIE Bonne pour
placage
KMPR 1025
365nm (i-line)
22 à 58um SU-8 Developper
(MF-319 possible)
Remover 1165 XP Remover
et XP Neutralizer K (pour epoxy)
Époxy Très épais
NR4-8000P
Consulter le personnel
MX 5015
365nm (i-line
15-17um (en rouleau)
D4000 0,75% wt
KOH 3% vol Acétone EKC 162 EKC 830
Dry film Peut être laminé ou pressé contre
le substrat Bon pour placage
DRIE
Tableau 5 Autres résines et produits associés
Nom Plage d’épaisseur couche simple
(um)
Développeur recommandé
ou compatible
Enlèvement chimique
avec :
Commentaires (voir fiche technique pour plus de détails)
LOR 3A 0,25 à 0,58um MF-319 Remover 1165 Pour soulèvement de couches minces de moins de 200 à
450nm LOR 5A 0,42 à 0,98um MF-319 Remover 1165 Pour soulèvement
de couches de moins de 300 à 750nm
LOR 30B 2,4 à 5,8um AZ 400K 1:4 MF-319
Remover 1165 Pour soulèvement de couches épaisses de
moins de 1,8 à 4,5um Omnicoat
Quelques dizaines
de nm MF-319 Remover 1165 Pour décapage du SU-
8 non-permanent (>17nm)
Couche d’adhésion HMDS n/a n/a n/a Promoteur
d’adhérence MCC Primer 80/20
n/a n/a n/a Promoteur d’adhérence
Étapes de photolithographie
A. Traitements thermiques
Il est important d’effectuer une déshydratation des échantillons avant de faire le revêtement
sinon l’adhérence de la photorésine sera faible. Ceci s’effectue normalement à plus d 100C.
Aussi, les cuissons douces (softbake), PEB et cuissons fortes (hardbake) nécessitent aussi des
températures variant entre 65C et 180C. Pour ce faire, on utilise soit un des deux fours à
étuvage de la salle de photolithographie (fig.8), soient une des plaques chauffantes situés dans
le banc humide contenant les tournettes (fig.9).
Fig.8 Fours à étuvage Fig.9 Plaque chauffante
Bien entendu, si l’échantillon vient tout juste d’être retiré d’une fournaise à haute température,
d’un appareil de gravure au plasma ou d’un appareil sous vide, il n’est pas nécessaire d’effectuer
un étuvage dans les petits fours, si on fait le revêtement dans les minutes qui suivent.
En général, 30 minutes à 125C pour un étuvage au four est suffisant ou encore quelques
minutes sur une plaque chauffante (5 min à 150C par exemple).
Des supports métalliques pouvant accepter jusqu’à 25 tranches de 3 pouces de diamètre
peuvent être utilisés dans les fours. Des verres de montre ou autres support résistant à la
température peuvent être utilisé pour d’autres formats d’échantillons. Utiliser les poignées
adaptées ou des pinces spéciales pour retirer les supports du four ou encore les gants de
silicone pour ne pas se brûler.
L’ajustement de la température du four brun Despatch se fait avec le bouton de contrôle, mais
ne pas se fier aux indications de température sur le cadran (fig.10). Se fier plutôt au lecteur de
température fixé sur la paroi latérale et relié au thermocouple inséré dans l’enceinte par le haut
du le four (fig.11).
Ce four est ajusté par défaut à la température de 125C. Si vous voulez modifier la température
d’un des fours, il faut réserver le four c’est-à-dire inscrire sur la feuille dans la pochette sur la
porte de ce four votre nom, la date et l’heure du début du changement de température et la
date et l’heure prévue de la fin de l’utilisation et du retour à la température par défaut du four.
Bien entendu, il faut d’abord s’assurer qu’il n’y a pas d’usager qui a une réservation en cours et
qu’il n’y a pas d’autres échantillons actuellement dans le four avant d’entreprendre tout
changement de la température.
Fig.10 Contrôle du four Despatch Fig.11 Thermocouple (affichage en température)
Le four blanc Lindberg/BlueM s’ouvre en appuyant sur le bouton noir de la poignée sur la porte
du four. L’ajustement de la température se fait en changeant la température sur le contrôleur à
affichage numérique. Utiliser les flèche haut ^ et bas v pour passer en mode d’ajustement et
augmenter ou réduire la température. Appuyer ensuite sur retour pour valider retourner au
mode d’affichage de la température actuelle du four. Noter que la température standard de ce
four est de 100C (fig.12).
Fig.12 Contrôle du four Lindberg/Blue M
Les plaques chauffantes à contrôle numérique s’ajustent en température en appuyant d’abord
sur «SET» puis sur «1» (Plate temperature). Lorsque l’affichage indique «000», entrer la
température désirée en degrés Celsius, puis appuyer sur SET de nouveau. L’affichage alternera
ensuite entre la valeur cible et la valeur actuelle lue par le thermocouple intégré. Il est
recommandé de démarrer à l’avance les plaques et de laisser la température se stabiliser. Noter
aussi que le transfert thermique de la plaque au substrat doit être bon, ce qui signifie que le
substrat doit bien faire contact et conduire la chaleur. Ainsi, le transfert thermique sera moindre
si le substrat est fait de matériau isolant thermiquement tel que le verre, est incurvé, ou très
épais. Ce qui signifie qui faudra sans doute compenser (durée ou température) pour être dans
les mêmes conditions à la surface comparativement à un bon conducteur de chaleur comme le
silicium par exemple.
La cuisson douce se fait normalement entre 90C et 115C. Par exemple, la cuisson douce de la
résine S1813 est d’une durée de 7 min à 100C au four alors qu’elle ne sera que de 1 min à 115C
sur plaque chauffante.
La cuisson forte (faite après le développement) se fait normalement au four à 125C durant 15
minutes. Un temps plus court sur plaque chauffante pourrait être utilisé. Noter que plus on
s’approche de la température de transition vitreuse de la résine, plus les profils de la résine sont
adoucis. De plus, il se forme un «pied»de résine à la base des zones de résine provenant de la
résine qui a tendance à un peu «couler» au fond, ce qui peut altérer le traitement subséquent
en masquant une partie des régions ouvertes. Ceci est particulièrement problématique dans les
petites ouvertures dans la résine à graver chimique. Pour y remédier, on peut soumettre (avant
la gravure par exemple) le substrat à un plasma d’oxygène à faible puissance et/ou de courte
durée pour éliminer partout sur la tranche une mince couche de résine et ainsi dégager les
ouvertures.
Lorsque l’on a terminé d’utiliser une plaque chauffante, plutôt que de fermer l’alimentation de
cet accessoire (bouton à l’arrière), il est recommandé d’ajuster la température à une valeur
inférieure à la température ambiante. Ainsi les usagers peuvent voir la température actuelle de
la plaque et pourront éviter de toucher celle-ci en manipulant au-dessus lorsqu’elle sera encore
très chaude.
B. Étalement
Caractéristiques des tournettes disponibles
1) Polos 200 pour substrat jusqu’à 8po, encastrée dans la surface du banc ventilé,
contrôle au dessus (fig.1)
2) Polos 150 pour substrat jusqu’à 6po, de format «tabletop», contrôle sur le devant (fig.2)
Ces appareils programmables peuvent contrôler la vitesse de rotation, l’accélération et
la durée de l’étape d’étalement.
Opération de la tournette
Ouvrir la ou les valves de succion si ce n’est pas déjà fait. Les valves sont situées sur le mur
derrière le banc des tournettes et du banc de la développeuse (fig.13 et 14). Le vacuum servira
au maintient de l’échantillon ou du substrat sur le mandrin de la tournette. Noter qu’un
message s’affiche sur le contrôleur lorsque le niveau de vacuum est absent ou insuffisant.
Fig.13 Valve de succion de la Polos 200 Fig.14 Valves de succion de la Polos 150
Installer l’échantillon ou le substrat sur le plateau. Utiliser un adaptateur approprié monté sur le
mandrin de 45mm de diamètre pour les petits échantillons (fig.15). Pour des substrats de 3po
ou 4po, utiliser les outils de centrage (fig.16) et les placer directement sur le mandrin de 45mm.
Appuyer sur le bouton VAC (vacuum) du panneau du contrôleur. Une DEL verte s’illumine pour
indiquer que le vacuum est bien activé. Noter que les programmes ne débutent pas si le vacuum
n’est pas activé et vont s’interrompre si le vacuum tombe en deçà d’un certain seuil.
Fig.15 Adaptateurs variés Fig.16 Outils de centrage (substrats 4 et 3 po)
Il existe aussi des adaptateurs spécialisés tels que ceux pour échantillons minces, pour lames de
verres, pour plaques carrées (masques photolithographiques) de 4, 5 ou 7po de diamètre
(fig.17). Il est aussi possible de faire fabriquer un support spécial sur demande.
Fig.17 Supports de plaques et autre support pour tournettes Polos (étalement et revêtement)
Le panneau de contrôle des tournettes POLOS est illustré en page suivante. La séquence
générale d’opération en 8 étapes est indiquée dans l’encadré.
Noter que le choix du programme est généralement fait parmi les programmes dits standards.
Tous les programmes dits standards effectuent 3 étapes, soit l’étalement lent, l’étalement
rapide et l’arrêt. Il est possible de créer des programmes sur mesure pour mieux s’adapter aux
particularités de procédés. Consulter le personnel des salles blanches pour plus d’information.
L’étalement lent sert à répandre la résine sur la surface du substrat, tandis que l’étalement
rapide est effectué pour obtenir l’épaisseur désirée. Consulter les courbes d’épaisseur ou «spin
curves» de la résine choisie dans les fiches techniques accessibles depuis le guide de l’usager
pour déterminer la vitesse de rotation requise pour obtenir l’épaisseur de résine désirée.
Pour des échantillons non-circulaires ou de petite taille, il est préférable de déposer la résine sur
toute la surface de l’échantillon afin que la résine soit présente partout sur l’échantillon à la fin
de l’étalement.
De plus, sous certaines conditions, lorsque l’accélération et/ou la vitesse d’étalement lente est
trop élevée, il est possible que la résine ne soit pas étalée partout sur la surface, comme si la
résine aurait «passé par-dessus» certaines zones aux limites de l’échantillon. Il est préférable
d’utiliser alors une recette avec une accélération et une vitesse d’étalement lent un peu plus
faible.
Cela peut aussi s’appliquer aux substrats circulaires ou de grandes dimensions lorsque la
«flaque» de résine déposée au centre ne recouvre pas toute la surface. On peut alors choisir une
recette avec une réduction de la vitesse et/ou de l’accélération et peut-être aussi avec une
augmentation de la durée de l’étalement lent.
Consulter le tableau 6 pour obtenir un aperçu des recettes standards des Polos 150 et 200.
Tableau 6 Recette standard des POLOS 150 et 200
Program Étape durée [sec.]
Vitesse cible [rpm] Accélération (définie à l'étape 1)
1 1 3,0 500 1245
2 30,0 1000
3 3,0 0
2 1 3,0 1000 1245
2 30,0 2000
3 3,0 0
3 1 3,0 1000 1245
2 30,0 2500
3 4,0 0
Program Étape durée [sec.] Vitesse cible [rpm] Accélération (définie à l'étape 1)
4 1 3,0 1000 1245
2 30,0 3000
3 5,0 0
5 1 3,0 1000 1245
2 30,0 3500
3 5,0 0
6 1 3,0 1000 1245
2 30,0 4000
3 5,0 0
7 1 3,0 1000 1245
2 30,0 4500
3 6,0 0
8 1 3,0 1000 1245
2 30,0 5000
3 7,0 0
9 1 3,0 1000 1245
2 30,0 6000
3 8,0 0
10 1 5,0 300 1245
2 30,0 1000
3 3,0 0
11 1 5,0 300 1245
2 30,0 2000
3 4,0 0
12 1 5,0 500 1245
2 30,0 3000
3 5,0 0
13 1 5,0 500 1245
2 30,0 4000
3 6,0 0
Program Étape durée [sec.] Vitesse cible [rpm] Accélération (définie à l'étape 1)
14 1 5,0 500 1245
2 30,0 5000
3 7,0 0
15 1 5,0 500 1245
2 30,0 6000
3 7,0 0
Note : Les programmes standards sont les mêmes pour les deux appareils POLOS 150 et POLOS 200
Promoteur d’adhérence
L’utilisation optionnelle de promoteur d’adhérence tels que MCC Primer 80/20 ou encore HMDS
(fig.18) peut se faire avec le même programme que pour l’étalement de la résine, puisque la
vitesse de rotation d’un liquide aussi fluide ne changera pas significativement l’épaisseur du
promoteur sur le substrat. Ceci évite de changer de programme et réduit les sources d’erreur.
Il est recommandé de déposer le promoteur de façon dynamique, c'est-à-dire pendant le début
de l’étalement LENT, par l’orifice sur le dessus, puisque l’appareil ne fonctionne que le couvercle
fermé (fig.19). Une seule goutte pour un petit échantillon ou quelques gouttes pour un grand
substrat suffisent. Les bouteilles de promoteur sont munies d’un compte-gouttes intégré au
bouchon. Éviter de toucher la pipette de verre du compte-goutte lors des manipulations.
Certains recommandent de faire un court recuit du promoteur en déposant le substrat sur une
plaque chauffante, mais cela n’est généralement pas nécessaire.
Fig.18 Bouteilles de promoteur d’adhérence Fig.19 Dépôt dynamique de promoteur d’ad.
Dépôt de la résine
Le dépôt de la résine se fait normalement de façon statique sur nos appareils de laboratoire.
Ceci permet de déposer la résine sur la surface d’un échantillon ou sur le centre d’un plus grand
substrat avec le couvercle relevé pour un accès plus facile.
Des petites bouteilles contenant les résines photorésines disponibles aux salles blanches sont
rangées dans des supports en haut du banc ventilé des tournettes (fig.20). Ces bouteilles sont
remplies au besoin par le personnel des salles blanches à partir de la bouteille originale du
fabriquant. Noter qu’il faut toujours laisser les bouteilles à la verticale et les remettre dans leur
support.
Contrairement au promoteur d’adhérence, les bouteilles de résine ne sont pas munies de
compte-goutte. On utilise des pipettes jetables en plastique pour faire une «ponction» de résine
dans la bouteille (fig.21).
Fig.20 Rangement des bouteilles Fig.21 Pipettes de plastique (en 2 formats)
Pour éviter bien des problèmes, il est essentiel de ne pas contaminer le contenu des bouteilles
(particules, résine séchée, etc.), et tout d’abord, il ne faut jamais remettre de la résine dans les
bouteilles.
De plus, on ne trempe qu’une seule fois une pipette propre dans une bouteille. La résine dans
la pipette peut cependant être utilisée pour plus d’un échantillon. Des supports sont installés
près des tournettes pour y déposer les pipettes verticalement entre deux dépôts.
Pour prendre la résine et la déposer :
1) Dévisser le bouchon de la bouteille de résine en la maintenant à la verticale
2) Déposer la bouteille bien à plat sur la surface du banc ventilé
3) Prendre une pipette de la grosseur appropriée dans un des contenants sur le dessus du
banc ventilé. Les pipettes avec un plus gros «goulot» sont utilisées pour les résines plus
visqueuses (SU-8, KMPR, AZ P4903, SPR220,…) qui donnent des épaisseurs de l’ordre de
10um et plus après étalement. Dans certains cas, pour les résines très visqueuse, on ira
même jusqu’à coupé le bout de la pipette pour avoir un orifice de plus grand diamètre.
4) Appuyer sur l’ampoule de la pipette pour y retrancher du volume selon la quantité de
résine requise.
5) Immerger la pipette sans toucher le fond
6) Relâcher la pression sur l’ampoule et laisser la résine «monter» dans la pipette et
remplir l’ampoule. LAISSER la pipette IMMERGÉE durant ce temps.
7) Lorsque la résine cesse de monter, retirer la pipette de la bouteille en maintenant une
très légère pression sur l’ampoule pour éviter l’entrée de bulle d’air.
8) Déposer la pipette sur son support (optionnel)
9) Préparer à l’avance une autre pipette si la quantité de résine de la première pipette est
insuffisante pour l’échantillon
10) S’il y a présence de bulle dans le goulot ou que la pipette a été remplie de résine depuis
un certain laps de temps, on peut par exemple vider une ou deux gouttes de résine dans
la bouteille de récupération pour éliminer les bulles et de possibles particules de résine
séchée.
11) Déposer la résine sur l’échantillon ou le substrat installé sur la tournette.
•••• Pour un substrat circulaire, déposer une flaque de résine au centre. Pour les résines
plus visqueuses, il faut étaler la résine sur une plus grande surface (procéder en
spirale à partir du centre par exemple).
•••• Pour des échantillons carrés ou rectangulaires, déposer de la résine dans les coins,
le plus près possible du coin, mais sans faire déborder la résine (pour ne pas enduire
l’endos du substrat et le mandrin), puis au centre et entre les coins pour couvrir
toute la surface. Alternativement, si on veut réduire la consommation de résine
pour faire des étalements sur plusieurs grands substrats non-circulaires, on peut
optimiser un programme d’étalement et/ou un patron de dépôt de résine initial qui
ne couvre pas toute la surface.
•••• Pour des échantillons relativement petits (moins de 1cm), souvent 1 à 3 gouttes
suffisent. La position de chaque goutte de résine est déterminante pour obtenir une
bonne couverture sur toute la surface. Ainsi il est difficile de couvrir les 4 coins
parfaitement. Noter qu’ajouter trop de résine formera un «dôme» de résine qui ne
va généralement pas aider à couvrir de meilleure façon les coins non-couverts avant
étalement. Au contraire, soit que la goutte «passe par-dessus», soit que le «dôme»
se brise et que de la résine s’enduise sous l’échantillon et sur le mandrin.
•••• Dans tous les cas, il est sage de s’exercer à l’étalement de la résine choisie sur des
échantillons de test de taille similaire aux échantillons de procédé afin de trouver
une méthode donnant une couverture et une uniformité adéquates. Noter que le
type de surface et les traitements antérieurs de celle-ci influencent la couverture
ainsi que l’adhérence de la résine.
12) Déposer la pipette sur un support
13) Fermer le couvercle et procédé à l’étalement sans tarder
14) Pour d’autres échantillons, répéter à l’étape 11 s’il reste de la résine OU à l’étape 1 s’il
manque de résine mais dans ce cas avec une pipette NEUVE.
15) A la fin, vider toute résine des pipettes dans le contenant de récupération de résine et
déposer ensuite la pipette dans le bac de pipettes usagées, situé au fond dans le banc
ventilé.
16) Effectuer le nettoyage de la tournette (OBLIGATOIRE à la fin de vos étalements!)
Récupération
Tout surplus de résine est éliminé dans la bouteille de récupération de résine appropriée située
dans le banc ventilé. Noter qu’il y a une bouteille de récupération dédiée aux électrorésines
dont le solvant est l’anisole (résine généralement claires) et une autre bouteille pour les
photorésines, les LOR et autres résines (résines généralement colorés). Vérifier que la résine
utilisée est bien dans la liste des produits listés sur l’étiquette de récupération avant d’y vider les
restes de résine des pipettes (fig.22).
Fig. 22 Bouteilles de récupération identifiées
Nettoyage de la tournette
La tournette doit être nettoyée à fond après usage. Ce nettoyage est la responsabilité de
l’utilisateur. Veuillez aviser le service technique si la tournette n’est pas propre à votre arrivée
ou ne se trouve pas en bonne condition. Il faut savoir que la résine collée sur les parois peut finir
par sécher et se décoller, ce qui cause une grande source de contamination sur les résines
fraichement étalés sur les substrats.
Pour nettoyer la tournette, revêtir les gants verts situés derrière le banc ventilé. Utiliser des
chiffons de salles blanches que vous imbiberez soit d’acétone (ou de remover 1165 pour les LOR
et certaines résines moins solubles) afin de diluer au passage la résine qui recouvre les parois
internes de la tournette. Il faut nettoyer la partie inférieure, mais aussi la partie supérieure
(couvercle), particulièrement sur le rebord interne («gouttière») où la résine s’accumule.
Nettoyer aussi l’adaptateur utilisé ou le mandrin. Cependant, utiliser de l’alcool pour nettoyer le
joint d’étanchéité du mandrin ou de l’adaptateur s’il en est muni. S’il reste toujours de la résine,
passer un chiffon imbibé d’acétone sur le joint un court instant puis essuyer immédiatement
avec un chiffon imbibé d’alcool (IPA) pour ne pas que le joint soit affecté par l’acétone.
Jeter tous les chiffons usagés dans la poubelle ventilée situé à droite du banc ventilé.
Noter que les LOR peuvent s’enlever facilement avec un solvant régulier (acétone, IPA, …) s’il
n’a pas eu le temps de sécher, c’est-à-dire, en pratique, immédiatement après chaque
étalement.
C. Exposition au rayonnement UV
Les aligneuses à contact tels que la OAI 200 ou la OAI 806 MBA (fig. 3 et 4) sont constitués d’une
source lumineuse UV, d’une source d’alimentation pour la lampe, d’un châssis avec support du
masque et support de substrat et d’un système de microscope pour aider à faire l’alignement du
substrat avec le masque lorsque cela est requis.
Mise en route de l’aligneuse OAI200
1) Ouvrir les valves de succion et d’azote sur le mur à la gauche de l’aligneuse. Il n’y a pas
de valve d’air comprimé à ouvrir simplement parce que, pour des raisons pratique,
l’azote servant normalement que pour la purge a aussi été branché sur l’entrée d’air
comprimé de l’appareil.
2) Mettre sous tension la source d’alimentation de la lampe UV (fig.23). Pour ce faire
soulever le levier du disjoncteur vers le haut.
Fig.23 Source d’alimentation de la lampe UV de l’OAI 806 MBA
3) S’assurer que le sélecteur d’affichage (METER SELECT) est à la position POWER et que le
sélecteur de mode est au mode Constant Intensity CI (indicateur à DEL éteint) et non
pas CP (CP= LED rouge allumé sur le contrôleur de l’OAI 200).
4) Appuyer ensuite momentanément sur le bouton START pour allumer la lampe UV. De 1
à 3 secondes suffisent normalement pour que les pulses à haute tension appliqués entre
les électrodes de la lampe fassent illuminer la vapeur de mercure. On peut donc
relâcher le bouton dès que l’affichage de la puissance (POWER) appliquée à la lampe
n’est plus nul. La source d’alimentation va maintenant augmenter la puissance
appliquée à la lampe jusqu’à la puissance nominale (195W-200W pour la OAI 200).
Pendant la période de stabilisation, le courant à la lampe va diminuer et la tension va
augmenter jusqu’à leur valeur nominale recommandé par le fabricant (inscrite sur
l’emballage de la lampe). Pour plus de reproductibilité dans les résultats, il est
recommandé d’attendre la fin de la période de stabilisation (au moins 5 minutes) avant
d’exposer. Noter que la lampe est allumée AVANT l’appareil pour éviter que les pointes
de tension n’affecte l’électronique des contrôles celui-ci.
5) Mettre sous tension le contrôleur de l’obturateur de l’aligneuse (TIMER), c’est-à-dire ce
qui commande la pièce mobile bloquant le passage des UV vers la lentille. (fig.24)
EXPOSE : pour forcer l’exposition UV
de la durée indiquée au timer
RESET : Pour fermer l’obturateur et
stopper l’exposition aux UV
1000 SEC : Sélection de l’échelle pour
la plage de 0 à 999sec d’exposition
100 SEC : Sélection de l’échelle pour la
plage de 0 à 99,9sec d’exposition
LAMP TEST : exposition UV de durée
indéfinie (réservé pour maintenance et
calibration)
DEL allumée : point décimal pour le
contrôle numérique de la durée
Fig.24 Contrôleur de l’obturateur de l’aligneuse OAI200
Ajustement de la durée d’exposition
1) Sélectionner l’échelle de 1000 secondes ou de 100 secondes selon la durée
d’exposition. Bien que l’échelle de 100 secondes permette une précision théorique à la
dixième de seconde, le mouvement de l’obturateur requière tout de même plus ou
moins 0.3 seconde. Il est donc recommandé de ne pas exposer moins de 3 secondes
pour avoir plus de reproductibilité sur la durée d’exposition.
2) Ajuster la durée d’exposition désirée en pivotant les roulettes numériques du Timer
sachant que l’intensité est normalement fixée à 15mW/cm2 (photodétecteur sensible à
+/-400nm). Note : Énergie (mJ/cm2)=Intensité (mW/cm2) x durée (sec)
Préparation du support de substrat et installation du masque
1) S’assurer que le support de masque est abaissé en position horizontale, soit avec le
bouton MASK FRAME vers le bas (CLOSE) (fig.26).
2) Si ce n’est pas déjà fait, déplacer délicatement le chariot du microscope complètement
vers l’arrière. Pour ce faire, utiliser votre main droite sur la poignée du bas et appuyer
avec le pouce sur le bouton noir pour désactiver la succion et permettre le
déplacement.
3) Centrer le support du substrat dans l’ouverture circulaire du support de masque à l’aide
des vis micrométriques de déplacement du support en X et Y (fig.25 et 26). ATTENTION :
Utiliser l’extrémité des vis et non pas la bague d’ajustement différentiel sub-
micrométrique de ces vis pour ne pas endommager le mécanisme!
Fig.25 Vis micrométrique de déplacement en Y : déplacements différentiel et régulier
4) Positionner la vis micrométrique de déplacement angulaire du support à mi-course
(environ 12mm), pour un maximum de latitude dans les deux sens de rotation.
Fig.26 Chariot mobile du support de masque et de substrat
Y
R
Z
MASK
FRAME
X
5) Dévisser et retirer les boulons des 2 plaques de retenus sur le dessus du support de
masque. On peut aussi laisser un boulon partiellement dévissé à une extrémité de
chaque plaque et faire pivoter celles-ci pour une réinstallation plus rapide.
6) Installer le masque de 4x4po (chrome anti-réfléchissant de couleur bronze vers le bas!)
en plaçant celui-ci contre les 2 butées vers l’arrière. Centrer le masque entre les 2
orifices latéraux.
7) Appliquer la succion au support de masque en poussant sur le bouton MASK VAC (PUSH
ON) (fig.27).
8) Replacer les plaques et revisser les boulons uniformément sans trop serrer.
Fig.27 Contrôles impliquant la succion
9) Vérifier si le masque est bien positionné angulairement. Pour corriger l’angle du
masque, dévisser partiellement les boulons situés au deux côtés du support de masque
et faire pivoter sur lui-même le disque supportant le masque. Idéalement, les axes de
déplacement du microscope en X et Y devraient coïncider avec les axes orthogonaux du
design sur le masque. Ne pas oublier de resserrer correctement les boulons.
Installation du substrat
1) Placer l’interrupteur MASK FRAME en position OPEN ce qui soulève le support de
masque avec un angle d’environ 45 degrés. Si le support de se soulève pas, s’assurer
que le chariot du microscope est bien positionné entièrement vers l’arrière. En effet,
dans ces conditions, le MASK FRAME ne pourra se soulever afin d’éviter qu’ils ne
s’entrechoquent.
2) Avec le bouton BALL VAC en position vers le bas (OFF) (fig.27), le plateau du support de
substrat est mobile pour permettre la «planarisation» du substrat contre le masque, un
peu à la manière d’une rotule. Cependant, la position du plateau peut être figée en
plaçant le bouton BALL VAC à vers le haut (ON).
3) Le support de substrat peut être monté ou descendu pour rapprocher ou éloigner le
substrat du masque en tournant le gros bouton à cadran sur de devant du chariot (axe
Z). Le support va monter (ou descendre) si on tourne dans le sens horaire (ou
antihoraire).
4) S’assurer que le chariot est en position suffisamment basse si des substrats de plus forte
épaisseur sont utilisés. Noter que même si on peut tourner continuellement le bouton
dans le sens antihoraire, la position la plus basse du support correspond à la position ou
un épaulement de la tige centrale sous le support est dans le même plan que le haut du
châssis du chariot. ÉVITER de poursuivre la rotation, sinon la vis «sans fin» viendra
appuyer sur la tôle métallique du châssis et un déplacement du chariot dans ces
conditions endommagera cette surface (écaillage de la peinture et usure du métal).
5) Si vous utiliser le mode Vacuum contact (pour plus de précision), installer
soigneusement le joint d’étanchéité dans la rainure autour du support de substrat.
Consulter le personnel technique pour les détails.
6) La «planarisation» avec des substrats de 3po est aisée, mais pas pour de plus petits
échantillons. Pour faciliter cette étape, il est recommandé de placer le plateau du
support d’échantillon le plus à l’horizontale possible.
7) Déposer le substrat ou l’échantillon à l’aide de pince au centre du plateau, sur l’orifice
de succion. Noter qu’un autre plateau avec une croix plutôt qu’un simple orifice permet
de mieux maintenir la succion sur un substrat de 3po de diamètre. Pour faire ces
changements, demander au personnel technique.
8) Corriger grossièrement l’angle ou la position du substrat ou de l’échantillon en le
pivotant avec les pinces puis enclencher la succion avec SUB VAC en position haute
(ON).
9) Corriger au besoin l’angle du plateau du substrat avec le micromètre de position
angulaire ou de rotation (R à la fig.26). Le plateau tourne dans le sens horaire (ou
antihoraire) vu du dessus quand on tourne le micromètre dans le sens horaire (ou
antihoraire) vu de face.
10) Abaisser le support de masque avec MASK FRAME en position basse (CLOSE).
«Planarisation»
1) Au besoin, ajuster la «force» maximale pouvant être appliquée par le bouton CHUCK Z
ADJUST (fig.28). En général, on voudra réduire cette force pour des échantillons plus
fragile (InP, substrats minces, …). Bien entendu, comme le contact est fait
manuellement, il n’est pas nécessaire d’atteindre le seuil maximal pour mettre
l’échantillon en contact avec le masque. Par contre, si on tente de dépasser le seuil, la
corroie du bouton de montée ou descente du plateau va glisser et la force maximale ne
sera pas dépassée.
Fig.28 Cadran de lecture et contrôle de l’ajustement de la force maximale applicable selon l’axe
vertical (Z)
2) Monter le substrat jusqu’au contact avec le masque pour faire la «planarisation» et
redescendre légèrement le plateau du substrat pour pouvoir effectuer des mouvements
(déplacements selon X, Y ou R avec les micromètres).
Observation visuelle et au microscope
1) Si le masque est à champs clair ou présente des ouvertures suffisamment grandes pour
voir le contour de l’échantillon ou des repères visuels sur l’échantillon, effectuer des
déplacements grossiers en rotation, et en X et Y en observant à l’œil nu au travers de
ces ouvertures.
2) Tourner le bouton à mi-échelle (position «0») pour ouvrir l’alimentation de la source
lumineuse et obtenir un bon éclairage par fibre optique des binoculaires du microscope
(fig.29). Noter qu’un filtre empêche toute exposition UV de la source vers le substrat.
Fig.29 Source lumineuse du microscope Fig.30 Microscope binoculaire et caméra
3) Déplacer le chariot du microscope complètement vers l’avant en utilisant votre main
droite sur la poignée du bas et en appuyant sur le bouton avec le pouce. Ralentir en fin
de course.
4) Avec la main droite sur la poignée du haut, appuyer avec vos doigts sur les boutons
pour permettre le déplacement du microscope selon un ou selon les deux axes X et Y.
5) Ajuster la hauteur des oculaires du microscope en les inclinant à votre hauteur et en
pivotant pour ajuster la distance interoculaire (fig.30). Il est possible aussi de les pivoter
complètement pour une plus grande variation de la hauteur effective pour l’usager.
6) Le microscope est muni d’un zoom de 0.75x à 11.25X et d’oculaires 20X (les 10X sont
aussi disponibles sur demande). Les boutons de zoom sont situés à mi-hauteur sur la
colonne. Un peu plus bas, les gros boutons coaxiaux servent à l’ajustement grossier et à
l’ajustement fin du foyer sur le plan du masque et/ou de l’échantillon.
7) Sur le devant, la roulette noire permet augmenter (ou de réduire) la profondeur de
champ en réduisant en contrepartie la quantité de lumière incidente.
8) Complètement au bout des objectifs se situe une lame quart de longueur d’onde. Elle
peut être pivotée légèrement au besoin pour maximiser la quantité de lumière perçue.
9) Pour voir l’image sur l’écran, déplacer la souris pour activer l’écran (fig.31). L’application
Pixelink permet de voir l’image perçue par la caméra. Noter que seule l’image venant de
l’oculaire droit est affiché puisque la caméra partage le chemin optique de ce côté.
10) La fenêtre de Setup de cette application permet d’ajuster une durée d’exposition ou de
passer en mode automatique (non-recommandé). Noter qu’il y a toujours un petit délai
d’affichage qui est perceptible, surtout pour un temps d’exposition un peu plus long.
11) Dans la figure 31 ci-dessous, il s’agit bien d’un masque à champ foncé, mais ce champ
opaque apparait clair puisque c’est la lumière réfléchie qui retourne vers les oculaires
ou la caméra (chrome réfléchissant). Ainsi, pour un masque à champ foncé, ce sera en
regardant dans les ouvertures sombres qui sont en fait les parties claires du masque que
l’on fera l’alignement! Autrement dit, les attributs «champ clair» ou «champ foncé»
correspondent à la propriété de la lumière TRANSMISE et non pas réfléchie…
Fig.31 Zone d’un masque vue par la caméra
Alignement
1) L’alignement est souvent trivial pour un premier niveau de lithographie. Ce peut être
un méplat du substrat ou une arrête de l’échantillon qui détermine la rotation à faire
par rapport au masque. Ensuite, ce peut être simplement un centrage approximatif
pour le positionnement en X et Y.
2) Pour tous les niveaux subséquents de lithographie, un alignement précis est requis, et
dans certains cas, on recherche une précision aux limites de l’appareil (<1um).
3) Pour une efficacité accrue à l’alignement et un rendement maximal pour les dispositifs,
il faut d’abord effectuer l’ajustement de la rotation, sans nécessairement prioriser le
positionnement X et Y. Utiliser les micromètres X, Y et R (fig.26). Pour ce faire, aligner
des structures visibles de l’échantillon avec des parties rectilignes les plus allongés du
design du masque (cadre, bord de grandes ouvertures, lignes) qui doivent être
parallèles. Laisser un décalage X et/ou Y suffisants pour bien visualiser le gap entre ces
lignes parallèles. Déplacer le microscope le long de ces lignes et observer si les lignes
s’éloignent ou se rapprochent. Si c’est le cas, ajuster l’angle de rotation et recommencer
l’observation gauche/droite ou avant/arrière jusqu’à ce que les lignes soient parallèles
sur toute leur longueur.
4) Lorsque la rotation est bien ajustée, effectuer l’alignement en X et Y. Retrouver les
repères d’alignement et aligner d’abord avec les micromètres d’ajustement régulier. Au
besoin, ajuster de façon optimale pour réduire les décalages en X et Y de part et d’autre
du plan du substrat.
5) Effectuer une inspection au microscope pour des éléments du design à divers
grossissements et sur d’autres repères d’alignement éloignés sur votre substrat pour
garantir que l’alignement est bien fait.
6) Faire contact avec le masque. Si «l’ombrage» perçu s’amenuise et stagne lorsque l’on
applique de plus en plus de force, il n’est pas nécessaire de poursuivre jusqu’au seuil
maximum. Si l’ombrage reste relativement grand, le contact n’est pas complet, sans
doute parce que le EBR n’a pas été fait, ou qu’il y a quelque chose qui empêche que le
substrat soit en contact avec le masque. La définition du design dans la résine sera
moins bonne mais peut convenir pour des niveaux de design moins critiques.
7) Optionnellement, utiliser le mode Vacuum contact (fig.32). Ce mode met en contact
étroit le substrat avec le masque et donne souvent la meilleure résolution pour des
substrats de 3po sur l’OAI 200. Au microscope, l’ombrage est minimisé en utilisant ce
mode, souvent même si aucun EBR n’a été fait sur le substrat circulaire. Consulter le
personnel pour plus de détails.
Fig.32 Contrôle du mode Vacuum contact de l’OAI 200
8) Vérifier l’alignement à nouveau. Si l’alignement n’est plus bon, descendre un peu pour
dégager, déplacer pour aligner et remettre en contact.
9) Lorsque l’alignement est satisfaisant, déplacer le chariot du microscope vers l’arrière.
10) Pour démarrer l’exposition, utiliser ensuite votre main gauche sur la poignée du chariot
du support de masque et d’échantillon, appuyer sur le bouton avec le pouce et déplacer
le chariot complètement vers la gauche.
11) Après un court délai (<2sec), l’obturateur se déplace alors automatiquement pour
permettre l’exposition aux UV pour la durée indiquée. ATTENTION : NE PAS regarder le
rayonnement UV directement ou indirectement car cela peut endommager votre vision
de façon permanente.
12) Durant l’exposition, le cadran de la source d’alimentation de la lampe UV peut afficher
l’intensité lumineuse perçue par le détecteur si le sélecteur du cadran de droite est à la
position Intensity au lieu de Power. Celle-ci devrait être de 15mW/cm2.
13) A la fin de l’exposition, avec la main gauche et en appuyant sur le bouton, ramener
complètement le chariot vers la droite, en ralentissant en fin de course.
14) Descendre légèrement le plateau du substrat (sens antihoraire)
15) Ouvrir le Mask Frame (OPEN)
16) Fermer la succion SUB VAC
17) Retirer l’échantillon et effectuer l’étape de photolithographie suivante, soit un PEB
optionnel ou un développement.
18) Si après développement, le résultat est satisfaisant pour le premier échantillon,
effectuer l’exposition des autres échantillons. Si l’analyse montre qu’il y a sous-
exposition, augmenter la durée; s’il y a surexposition, la réduire. Noter que l’étape de
développement peut compenser un peu les sous-expositions, mais il est préférable
d’ajuster la durée et de fixer les paramètres du développement.
19) Le tableau 7 donne un aperçu de résultats possibles obtenu après développement pour
divers degrés d’exposition.
Tableau 7 Quelques symptômes de sous-exposition et de surexposition de résines
Résine positive Résine négative
Sous-exposition forte
Résine pas développée jusqu’au fond, très faible contraste de l’image
Résine complètement lavée après développement
Sous-exposition moyenne
Résine résiduelle cause coloration uniforme ou sous forme de tache sur le bord et dans le fond des ouvertures, franges visibles à l’œil nu, contours des ouvertures plus foncés dû aux profils en pente douce
Éléments de résine plus étroits, résine moins résistante
Bonne dose d’exposition
Ouvertures dégagées, uniformes, angles et structures fines bien définis, profils plus verticaux, dimensions ok
Éléments de résine bien définis, profil inversé, dimensions ok
Surexposition moyenne
Angles plus arrondis, profils en pente plus douce
Dimension accrue des éléments de résine
Surexposition forte
Ouvertures agrandies, effet de proximités sur les angles ouverts, lignes étroites qui disparaissent
Éléments de résine qui s’étalent, ouvertures dans la résine rétrécies.
20) Noter qu’il est possible de reprendre du début les photolithographies en retirant la
résine du substrat, tant que l’étape qui suit le développement n’a pas été effectuée.
D. Développement
Développement par immersion
1) Immerger dans un bain de développeur pour une durée prédéterminée. Une légère
agitation peut parfois être de mise. Noter que la température du développeur, sa
fraîcheur et la saturation en résine influence sa capacité de développement. Les
développeurs au KOH sont aussi très sensibles aux contaminations par des développeurs
au TMAH.
2) Immerger ensuite dans un bain de rinçage constitué généralement d’eau déionisée pour
la pluparts des résines ou encore d’alcool isopropylique (IPA) pour certaines résines
négatives. Ce peut être aussi fait avec rinçage continu ou par jets (bouteilles
compressibles par exemple)
3) Sécher au jet d’azote sur un chiffon de salles blanches.
4) La récupération des produits de développement après usage se fait dans des bouteilles
de récupération identifiées.
Développement par pulvérisation avec la développeuse Polos ADC 200
Le panneau de contrôle est identique à celui des étaleuses Polos à l’exception de vannes de
contrôles dont l’ouverture est programmée pour chacune des étapes (fig.37). Consulter le
document des recettes pour plus de détails.
1) S’assurer que les valves suivantes sont ouvertes (fig.32 et 33):
•••• Valve d’eau déionisée sur le mur à droite de la développeuse, à côté de
l’ellipsomètre pour le rinçage (alimentant aussi le banc humide)
•••• Valve d’azote principale (alimentant aussi le jet d’azote) et valve secondaire
identifiée pour la développeuse Polos derrière le banc humide de la développeuse
•••• Valve d’air comprimé derrière le banc humide de la développeuse pour un débit
d’air (CDA) empêchant les liquides d’aller vers le moteur de la tournette.
•••• Valve de succion pour le mandrin derrière le banc humide de la développeuse
Fig.32 Valve d’eau pour le banc humide Fig.33 Valves desservant la Polos 200 ADC
2) Si le panneau de contrôle de la développeuse est éteint, allumer la barre multiprise
montée sur le châssis du banc humide en bas à droite. Dans ce cas, effectuer les
ouvertures et fermetures de couvercle tel que demandé lors de l’initialisation de
l’appareil.
3) Vérifier sur le débitmètre en bas de la barre multiprises qu’un petit débit d’air circule
(bille flottant entre 2 et 5)
4) Les réservoirs de développeurs (MF-319 et d’AZ400K dilués) situés sous le banc sont
sous pression d’azote pour pouvoir obtenir un jet de développeur dans la Polos 200
ADC. Les manomètres devraient indiquer une pression entre 5 et 15psi (fig.34 et 35)
Fig.34 Réservoirs pressurisés Fig.35 Indicateur de niveau bas et manomètre
5) Les réservoirs de développeurs sont aussi munis de détecteur de bas niveau (fig.34 et
35). Vérifier que la lumière qui indique un bas niveau est bien éteinte. Dans le cas
contraire, aviser le service technique. Noter qu’il peut y avoir encore plus d’un litre de
solution lorsque la détection de niveau bas s’affiche. Il est donc possible de poursuivre
encore quelques développements avant de manquer de développeur.
6) Pour de plus petits échantillons, installer l’adaptateur approprié (fig.36).
Fig.36 Intérieur de la Polos 200 ADC Fig.37 Panneau de contrôle de la Polos 200 ADC
7) Le mandrin de 45mm convient pour les substrats de 3 et 4po. Utiliser les outils de
centrage correspondants.
8) Pour les autres grands formats
•••• Dévisser le mandrin 45 mm. S’assurer de ne pas perdre le joint d’étanchéité de la
succion situé au-dessous.
•••• Remplacer par un autre mandrin convenant au substrat. S’assurer que celui-ci a
aussi son joint d’étanchéité au dessous.
•••• Visser bien droit en serrant juste assez pour écraser légèrement le joint en dessous.
ATTENTION : NE PAS trop visser pour ne pas endommager les filets!
9) Installer le substrat ou l’échantillon et appuyer sur VAC. La DEL verte devrait s’allumer.
Si le message Vacuum insuffisant s’affiche ce peut être:
•••• Une valve de succion restée fermée
•••• Des fuites sous le substrat
•••• Un mandrin insuffisamment vissé
•••• L’absence de joint d’étanchéité sous le mandrin
10) Fermer le couvercle
11) Choisir le programme en fonction du développeur requis, et des détails concernant la
méthode et la durée de développement. Consulter le document décrivant les recettes
de développement.
12) Démarrer la séquence
13) Lorsque terminé, soulevé le couvercle, couper la succion (VAC off) et retirer l’échantillon
14) Terminer le séchage au jet d’azote si nécessaire
15) Effectuer le développement de l’échantillon suivant sinon utiliser un échantillon bidon,
refermer le couvercle et effectuer un nettoyage du dôme à l’eau (programme 50).
16) Il est recommandé de faire ce nettoyage à l’eau entre les développements, mais il est
obligatoire à la fin de vos développements!
©Copyright CRN2, diffusion interdite sans autorisation préalable. Rév. 10 mai 2010