Lithographie et gravure - RTB - CNRS
Lithographie et gravure - RTB - CNRS
Lithographie et gravure - RTB - CNRS
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
LES TECHNIQUES DE<br />
LITHOGRAPHIE ET GRAVURE<br />
DANS LES CENTRALES RENATECH<br />
IEF-MINERVE
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
LES TECHNIQUES DE<br />
LITHOGRAPHIE ET GRAVURE<br />
DANS LES CENTRALES RENATECH<br />
IEF-MINERVE<br />
Helge Haas Institut Néel <strong>CNRS</strong> - UJF
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
LES TECHNIQUES DE<br />
LITHOGRAPHIE ET GRAVURE<br />
DANS LES CENTRALES RENATECH<br />
Point de départ: Matériaux (Propriétés physiques)<br />
But: --> Dispositif fonctionnel<br />
On doit structurer le matériau afin de profiter de ses propriétés <strong>et</strong>/ou de les stimuler.<br />
On as besoin de former des guides pour la lumière, le courant électrique ou encore un<br />
liquide.<br />
La taille <strong>et</strong> la forme des obj<strong>et</strong>s à élaborer dépend du phénomène physique qu’on<br />
exploite.<br />
Il faut choisir une machine qui perm<strong>et</strong> d’obtenir ses structures.<br />
On GOOGLE pour trouver un début de solution puis on envoi un email à rtb-accueil afin<br />
d’obtenir un soutien pour la réalisation.<br />
Qu’est-ce que perm<strong>et</strong> de faire la litho <strong>et</strong> la <strong>gravure</strong> -> -> ->
<strong>Lithographie</strong> optique, laser,<br />
électronique, ionique<br />
=> L’énergie du faisceau<br />
modifie une résine sensible<br />
MATERIAUX<br />
réseau national des grandes centrales de technologies<br />
UV, e -<br />
Masque<br />
Résine<br />
<strong>Lithographie</strong><br />
1) Epandage d’une résine<br />
(~30 sortes <strong>et</strong><br />
~4 spinners par centrale)<br />
2) Recuit<br />
3) On aligne un masque<br />
ou positionne un<br />
faisceau e - <strong>et</strong> on insole<br />
4) Résine insolé<br />
–> soluble dans développeur<br />
–> on développe<br />
LE MATERIAUX<br />
Exemples de résolution:<br />
Litho avec faisceau laser: ~0,8 µm<br />
Litho avec masque: ~ 0,3 µm<br />
Litho Nanoimprint: ~ 30 nm<br />
Litho électronique std.: 50 nm<br />
Litho électronique spécifique: qq nm<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
Gravure
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
1) <strong>Lithographie</strong> laser<br />
3 Machines RENATECH Avantage: insolation sans contact<br />
FEMTO-ST<br />
LAAS<br />
Résolution 0.8 µm<br />
Structure 3D<br />
FEMTO-ST<br />
Ecriture laser 442 nm<br />
Ecriture de <br />
masques <strong>et</strong> <br />
ré/cules
3-4 Machines<br />
par Centrale<br />
PTA<br />
réseau national des grandes centrales de technologies<br />
2) <strong>Lithographie</strong> avec<br />
Aligneurs de masque:<br />
UV 365 nm -> motifs > 0,8 µm<br />
DUV 248 nm -> motifs ~ 0.5 µm<br />
PTA<br />
LAAS<br />
IEF<br />
Aligneur de masque<br />
Simple face MJB4<br />
IEF<br />
MRAM TEST<br />
LAAS<br />
Double face<br />
Bolomètres<br />
SU8 200µm
8 Equipements<br />
réseau national des grandes centrales de technologies<br />
3) Nano Imprint Lithography<br />
UV or Thermal<br />
LPN<br />
Sur Si 4”<br />
LPN<br />
LAAS<br />
NANONEX NXR2500<br />
LAAS<br />
Sur GaAs<br />
IEF<br />
PTA<br />
EVG<br />
PTA<br />
PTA<br />
PTA<br />
UV-NIL<br />
100/100 nm 8 ”<br />
EVG NIL stepper<br />
2 nd prototype<br />
Thermal NIL<br />
EVG520HE<br />
OBDUCAT<br />
Eitre<br />
8"<br />
Si mold<br />
Imprinted substrate<br />
50/50 nm<br />
After plasma <strong>et</strong>ching
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
3) Nano Imprint Lithography<br />
Stamp fabrication<br />
IEF<br />
Fabrication Tool<br />
for flexible<br />
stamps<br />
(cm 2 -> 4’’)<br />
Moule PDMS<br />
Transfert dans le Si<br />
après <strong>gravure</strong><br />
LAAS<br />
Small features:<br />
Stamp fabrication by<br />
Ebeam Lithography<br />
and<br />
RIE<br />
(Here: SiO2)
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
4) <strong>Lithographie</strong> électronique 1<br />
Individual objects / small surfaces<br />
MEB modifiés litho élec.: 4<br />
PTA<br />
MEB JEOL-RAITH<br />
Contact GaN Nanowires<br />
LAAS<br />
PTA<br />
Cristaux<br />
photoniques<br />
Nanotrous IEF 80nm<br />
FEMTO-ST<br />
20nm / 100nm<br />
40 nm<br />
MIMENO-IEF<br />
IEMN<br />
Raith E-line<br />
FEMTO-ST
IEMN<br />
réseau national des grandes centrales de technologies<br />
5) <strong>Lithographie</strong> électronique 2<br />
Large surface and/or high res<br />
IEMN<br />
Flowable Oxide<br />
HSQ nanodots<br />
LPN<br />
Cristaux<br />
photoniques<br />
PTA<br />
2x EBPG 5000<br />
(plus) 100kV<br />
Leica (VISTEC)<br />
Electron beam lithography<br />
JEOL JBX-6300FS<br />
* Taille de faisceau 2 nm<br />
* Echantillons jusqu’à 8”<br />
* Réalignement précis<br />
PTA<br />
Lignes de 7 nm<br />
Résine <strong>et</strong> FOx<br />
Leica EBPG<br />
5000plus<br />
100kV<br />
Ecart type gaps <br />
d’alignement: 4.2 nm <br />
Réalignement
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
6) <strong>Lithographie</strong> par projection<br />
LAAS<br />
LAAS<br />
Stepper x5 Canon<br />
FEMTO-ST<br />
Induction robotisé<br />
FEMTO-ST<br />
Résolution: 0.35 µm x5<br />
Pistes d’enduction<br />
automatique
Excite<br />
réseau national des grandes centrales de technologies<br />
7) <strong>Lithographie</strong> spécifique<br />
Analyze<br />
Expose<br />
15 µm x 15 µm emission scanning image <br />
obtained on CdSe/ZnS nanocrystal <br />
grown in the group of B. Dubertr<strong>et</strong> <br />
(LPEM – ESPCI) <br />
Précision de positionnement: qq nm<br />
LPN<br />
ATTOCUBE
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
Exemples de résolution:<br />
Litho avec faisceau laser: ~0,8 µm<br />
Litho avec masque: ~ 0,3 µm<br />
Litho Nanoimprint: ~30 nm<br />
Litho électronique std.: 50 nm<br />
Litho électronique spécifique: qq nm<br />
UV, e -<br />
Masque<br />
LE MATERIAUX<br />
<strong>Lithographie</strong><br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
MATERIAUX<br />
Résine<br />
Gravure ou Dépôt
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
Gravure<br />
Le matériau est attaqué (gravé) par des espèces réactives:<br />
Acides, Bases, gazes ionisés <strong>et</strong>c.<br />
ou par une action mécanique: bombardement d’ions de forte énergie cinétique<br />
ou un mélange des deux.<br />
Différentes sortes de <strong>gravure</strong>:<br />
1. Gravure chimique, humide ou vapeurs.<br />
2. Gravure RIE: un champ radiofréquence crée un plasma d’ions <strong>et</strong> électrons.<br />
Gazes souvent utilisées (type halogènes) Cl 2 , HBr, SF 6 (environ 20 gazes)<br />
RIE - ICP: une superposition de deux plasmas<br />
⇒ Un plasma plus dense pour graver plus rapidement avec moins de dommages.<br />
3. DRIE Gravure réactive profonde (quelque 100µm)<br />
4. IBE : Faisceau d’ions homogène (souvent Ar) pour tt matériaux<br />
5. FIB: Faisceau d’ions focalisé (souvent de Gallium)
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
Gravure: caractéristiques<br />
Pourquoi autant de machines?<br />
Isotrope<br />
Vitesse de <strong>gravure</strong><br />
identique dans toutes<br />
les directions de<br />
l’espaces<br />
h<br />
Mask<br />
w<br />
2 vitesses de <strong>gravure</strong><br />
différentes<br />
( <strong>et</strong> //)<br />
Anisotrope<br />
Gravure préférentielle<br />
Mask<br />
Plusieurs vitesses de <strong>gravure</strong><br />
dans des directions<br />
Spécifiques (par ex. cristaux)<br />
Mask<br />
h=w<br />
substrate<br />
h>>w<br />
substrate<br />
… <strong>et</strong> chaque matériau se grave d’une<br />
manière différente…<br />
substrate
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
1a) Gravure humide<br />
Postes sécurisés<br />
PTA<br />
Poste de traitement HF<br />
FEMTO-ST<br />
Gravure anisotropique/isotrope<br />
• Gravure chimique<br />
– quartz (BHF)<br />
– Silicium (KOH, TMAH)<br />
– Métaux<br />
– Polymères<br />
– Oxydes<br />
– Nitrures<br />
– Divers<br />
FEMTO-ST<br />
Micro-accéléromètre<br />
3 axes<br />
LAAS<br />
LAAS<br />
Gravure anisotropique<br />
Gravure anisotropique<br />
Gravure chimique
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
1b) Gravure vapeur<br />
PRIMAXX MONARCH3: HF Vapor Process module<br />
PTA<br />
Advantages:<br />
a) Secure operation for standard HF surface preparation<br />
-> Load lock separates operator from HF<br />
b) Easy and repeatable release of Mems structures<br />
Undercut after Silicon <strong>et</strong>ching<br />
Courtesy: Matsushita EW
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
1b) XeF 2 Vapor <strong>et</strong>ch<br />
IEMN<br />
IEMN /<br />
LETI<br />
XeF 2 : isotrope Si<br />
High select. to SiO 2<br />
Si x Ge 1-x<br />
Si-Ge
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
Exemples 2a) RIE-ICP: technos génériques<br />
de matériaux<br />
gravés:<br />
Silicium<br />
Germanium<br />
GaAs<br />
GaN<br />
InP<br />
ZnTe/ZnO<br />
SiC, C (Diamant)<br />
Grenats<br />
2-4 réacteurs par Centrale<br />
IEMN<br />
4x ICP<br />
LPN<br />
Gaz: Cl2, HBr, BCl3,<br />
O2, N2, Ar<br />
LAAS<br />
LPN<br />
Ruban laser<br />
PTA<br />
IEF<br />
3x ICP Si <strong>et</strong><br />
dérivés, III-V,<br />
Métaux,<br />
polymères<br />
Guide à cristal photonique<br />
gravé (grenat)<br />
RIE-ICP Chloré<br />
12 lignes de gaz
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
2b) Gravure ICP spécifique<br />
Un équipement industriel multi-chambre de<br />
<strong>gravure</strong> de la FMNT sur la Plateforme du LETI<br />
PTA-FMNT<br />
XPS<br />
Transfer<br />
DPS<br />
DPS+<br />
Plasma gas phase diagnostics<br />
Mass spectrom<strong>et</strong>ry<br />
Optical emission<br />
Optical absorption<br />
Plasma surface interactions<br />
XPS on patterned wafer<br />
Real time ellipsom<strong>et</strong>ry<br />
Spectroscopic ellipsom<strong>et</strong>ry<br />
300 mm<br />
200 mm<br />
MERIE<br />
- Reliability and performance of industrial<br />
<strong>et</strong>ching tools<br />
- Transformed into powerful research tools<br />
for advanced process characterizations.<br />
DPS II A<br />
DPS II B<br />
XPS<br />
10nm<br />
Grille Polysilicium/SiO<br />
2<br />
de 10 nm
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
3) DEEP RIE-ICP<br />
technos spécifiques<br />
LAAS<br />
Gravure profonde<br />
LAAS<br />
du Si<br />
DRIE non Silicium <br />
FEMTO-ST<br />
PTA<br />
LAAS<br />
DRIE Si<br />
super capacités<br />
intégrées<br />
Quartz<br />
LiNbO3<br />
Verre<br />
PbTiO3<br />
PMN-Pt
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
4) ION BEAM ETCH<br />
IEMN<br />
PTA<br />
Advantage:<br />
Etches “everything”<br />
Etch stop d<strong>et</strong>ection with SIMS<br />
Gravure d’une<br />
junction tunnel magn<strong>et</strong>ique (MTJ)<br />
PTA<br />
Ion Beam Etch<br />
MTJ IBE
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
6) TECHNOS SPECIFIQUES<br />
Gravure par Focused Ion Beam<br />
FEMTO-ST<br />
FEMTO-ST<br />
PTA<br />
Focused ion beam<br />
LPN<br />
Cristaux photoniques <br />
LPN<br />
FIB<br />
Ultra-Focused ion beam<br />
Trou dans membrane SiC
éseau national des grandes centrales de technologies<br />
Expertise en lithographie (33)<br />
REMERCIMENTS AUX MEMBRES DU RESEAU<br />
<strong>Lithographie</strong> optique (13)<br />
P. TILMANT C. BOYAVAL (IEMN)<br />
V. CONEDERA, L. MAZENQ,<br />
F. MESNILGRENTE (LAAS)<br />
N. BARDOU (LPN)<br />
L. ROBERT, E. LEBRASSEUR (FEMTO-ST)<br />
3 ingénieurs <strong>et</strong> techniciens (IEF)<br />
J. L. THOMASSIN, C. LEMONIAS (PTA)<br />
<strong>Lithographie</strong> électronique (9)<br />
E. CAMBRIL (LPN)<br />
3 ingénieurs <strong>et</strong> techniciens (IEF)<br />
H. HAAS, J. L. THOMASSIN (PTA-FMNT)<br />
M. FRANCOIS Y. DEBLOCK F. VAURETTE (IEMN)<br />
Nano Imprint Lithography (7)<br />
C. GOURGON, T. HACCART (PTA-FMNT)<br />
E. DARAN, J.-B. DOUCET, F.CARCENAC (LAAS)<br />
D. DECANINI (LPN)<br />
1 ingénieur (IEF)<br />
<strong>Lithographie</strong> Laser (4)<br />
P.F.CALMON, S. AOUBA (LAAS)<br />
D. BITSCHENE (FEMTO-ST)<br />
1 Ingénieur (IEF)<br />
Expertise en <strong>gravure</strong> (25)<br />
Gravure Plasma (14)<br />
C. LEGRAND, D. YAREKHA (IEMN)<br />
P. DUBREUIL, D. BELHARET (LAAS)<br />
L. FERLAZZO (LPN)<br />
G. ULLIAC (FEMTO-ST)<br />
5 ingénieurs <strong>et</strong> techniciens (IEF)<br />
T. HACCART, J.-B. JAEGER,<br />
O. JOUBERT (PTA-FMNT)<br />
Gravure Plasma anisotropique Si (5)<br />
C. LEGRAND, D. YAREKHA (IEMN)<br />
D. BOURRIER (LAAS)<br />
S. LITAUDON (PTA)<br />
S. DUSFRESNES (PTA)<br />
Gravures chimiques (3)<br />
C. LEGRAND (IEMN)<br />
J.B. DOUCET (LAAS)<br />
M. TERRIER (PTA-FMNT)<br />
Focused Ion Beam (3)<br />
J. Gierak (LPN)<br />
M. TERRIER (PTA-FMNT)<br />
D. Troadec (IEMN
Change language