Sachant que plus les dimensions <strong>de</strong>s motifs à insoler diminuent, plus les effets <strong>de</strong> proximité <strong>de</strong>viennentnon négligeables 14 face aux effets d’insolation directe, nous pouvons donc expliquer que les petits disquessortent pour <strong>de</strong>s doses bien plus faibles que les petits triangles par le fait que les effets <strong>de</strong> proximité sontrenforcés dans le cas <strong>de</strong>s disques par rapport au cas <strong>de</strong>s triangles (cf. le rapport <strong>de</strong>s aires, sachant queles effets <strong>de</strong> proximité sont non négligeables).Ce n’est pas le cas pour les motifs <strong>de</strong> plus gran<strong>de</strong>s dimensions car pour ces <strong>de</strong>rniers, les effets <strong>de</strong>réinsolation sont comparables, les aires en jeu étant bien supérieures (le cœur <strong>de</strong>s grands triangles estautant soumis aux effets <strong>de</strong> proximité que le cœur <strong>de</strong>s grands disques). Ceci explique le fait que les grandsmotifs sortent plus ou moins <strong>de</strong> la même façon pour <strong>de</strong>s doses similaires.IV.3IV.3.aDifférences liées à la formeObservationsSi les explications précé<strong>de</strong>ntes semblent convenir au moins dans les gran<strong>de</strong>s lignes, notons cependantqu’elles n’expliquent pas la légère différence <strong>de</strong> dose qui <strong>de</strong>meure pour les motifs <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>s dimensions,entre les disques (D minronds = 0, 9 × D 2 ) et les triangles (D minronds = 1, 0 × D 2 ).Or nous pouvons observer sur la Figure 10b page 11 un phénomène qui se produit lorsque ladose commence à <strong>de</strong>venir insuffisante et dont nous n’avons encore pas discuté : nous constatons que lespointes <strong>de</strong>s triangles semblent avoir davantage <strong>de</strong> difficultés à sortir que le cœur <strong>de</strong>sdits motifs 15 . Etnous n’observons rien <strong>de</strong> semblable pour les disques <strong>de</strong> la Figure 10a. Il semble donc bien s’agir <strong>de</strong>quelque chose lié à la forme effilée <strong>de</strong>s pointes.IV.3.bExplicationsUne façon <strong>de</strong> voir les choses consiste à remarquer que lorsque l’on se déplace du cœur d’un trianglevers l’une <strong>de</strong> ses pointes, les effets <strong>de</strong> proximité <strong>de</strong>viennent <strong>de</strong> moins en moins négligeable au fur et àmesure que l’on se rapproche <strong>de</strong> l’extrémité <strong>de</strong> la pointe en question. Du coup, nous retrouvons le mêmegenre <strong>de</strong> différence entre triangles et disques qu’à la section §IV.2 :– les points situés sur le pourtour d’un <strong>de</strong>s grands disques possè<strong>de</strong>nt un assez grand nombre <strong>de</strong>voisins, ce qui le réinsole d’autant plus en raison <strong>de</strong>s effets <strong>de</strong> proximité ;– au contraire, un point situé non loin d’une extrêmité d’un <strong>de</strong>s grands triangles possè<strong>de</strong> relativementpeu <strong>de</strong> voisins 16 qui pourraient le réinsoler par effet <strong>de</strong> proximité.Les bouts <strong>de</strong>s pointes <strong>de</strong>s triangles sont donc moins réinsolés, et donc au final moins insolés tout court,que le reste. Ainsi, lorsque les doses commencent à être justes pour activer suffisamment la résine, cesont les premières structures à présenter <strong>de</strong>s difficultés à sortir.Les disques doivent quant à eux réussir à compenser un peu mieux les faibles doses en raison d’uneplus gran<strong>de</strong> réinsolation <strong>de</strong> son contour par effets <strong>de</strong> proximité (pour les raisons évoquées juste avant),ce qui pourrait expliquer la légère différence <strong>de</strong> dose minimale entre les triangles et les disques.Il est bon <strong>de</strong> remarquer que ce phénomène a, a priori, lui aussi lieu pour les motifs <strong>de</strong> faibles dimensions.Toutefois, vus les écarts <strong>de</strong> doses beaucoup plus importants, il semble judicieux <strong>de</strong> penser que cesont bien les effets <strong>de</strong> surface plus que <strong>de</strong> forme qui prennent le pas aux échelles en question.IV.4IV.4.aRaccords <strong>de</strong>s champs d’écritureObservationsComme nous pouvons le voir sur la Figure 13 page suivante, il y a bien une différence entre lasituation avec calibration du champ d’écriture et celle sans cette procédure, à l’avantage <strong>de</strong> la première.Ceci justifie donc bien la mise en œuvre <strong>de</strong> cette procédure.14. Les effets <strong>de</strong> proximité ne dépen<strong>de</strong>nt que du faisceau d’électrons et du substrat, donc sont i<strong>de</strong>ntiques quelle que soientles dimensions du motif à insoler.15. Ceci est plutôt bien visible sur le motif triangulaire correspondant à une dose <strong>de</strong> 0, 9×D 2 sur la Figure 10b page 11.16. En comparaison d’un point sur le pourtour <strong>de</strong>s disques <strong>de</strong> mêmes dimensions, ou bien plus simplement d’un pointsitué au cœur du triangle en question. . .13
(a) Avec calibration : nous n’observons pas <strong>de</strong> défautapparent <strong>de</strong> la piste insolée (<strong>de</strong> largeurthéorique 5 µm), ce qui laisse à penser que leraccord <strong>de</strong> champ est plutôt correct.(b) Sans calibration : nous observons qu’une portion<strong>de</strong> la piste a été insolée <strong>de</strong>ux, sans queces <strong>de</strong>ux insolations ne se superposent parfaitement.Figure 13 – Raccords <strong>de</strong> champ d’écriture avec ou sans procédure <strong>de</strong> calibration dudit champ.IV.4.bExplicationsCe léger renflement visible sur la Figure 13b laisse à penser qu’avant la calibration ad-hoc, le champd’écriture réel était légèrement plus grand que celui prévu par la machine. A priori, nous serions dans lecas illustré à la Figure 7b page 8.Par contre, une fois la calibration effectuée, le champ estimé semble bien concor<strong>de</strong>r avec le champréel puisqu’il n’y a plus <strong>de</strong> double insolation, ni <strong>de</strong> rupture dans la piste.VConclusion(s)Si la lithographie par faisceau d’électrons présentent <strong>de</strong> nombreux avantages, dont <strong>de</strong>ux majeurs sontsa très bonne résolution ainsi que sa gran<strong>de</strong> versatilité, elle n’en possè<strong>de</strong> pas moins un défaut particulièrementrédhibitoire dans <strong>de</strong> nombreux cas, à savoir son extrême lenteur. S’il ne fallait pas autant<strong>de</strong> temps pour insoler une surface décente, cette technique serait reine. Malheureusement, à finesse <strong>de</strong>smotifs égale, elle ne fait absolument pas le poids face aux techniques <strong>de</strong> fabrication collectives telles quela lithographie optique.Si nous <strong>de</strong>vions résumer les étapes du <strong>TP</strong>, nous pourrions retenir qu’après avoir enrésiné un waferrecyclé <strong>de</strong> silicium avec du PMMA, nous avons eu l’occasion <strong>de</strong> voir les gran<strong>de</strong>s étapes du process, tellesque :– la mise au point, le choix <strong>de</strong> la taille optimale du step size, notamment par compromis sur laprofon<strong>de</strong>ur <strong>de</strong> champ, le tout étant lié à la distance <strong>de</strong> travail ;– la détermination <strong>de</strong> la durée d’insolation t dwell nécessaire à la bonne activation <strong>de</strong> la résine, ainsique la procédure <strong>de</strong> test <strong>de</strong> dose afin d’ajuster au mieux l’énergie déposée ;– la nécessité d’effectuer une calibration du champ d’écriture (dès lors que les motifs à insoler nerentrent pas en entier dans le champ) afin d’éviter les doubles insolations (visible sur l’expérienceque nous avons mené en <strong>TP</strong>) ou au contraire les ruptures dans les motifs (a priori non observé aucours du <strong>TP</strong>).Suite au développement <strong>de</strong> notre résine ainsi insolée, nous avons pu constater par <strong>de</strong>s observations aumicroscope optique l’existence <strong>de</strong> phénomènes venant perturber l’insolation théorique <strong>de</strong> nos motifs. Nousavons ainsi pu voir à l’œuvre les effets <strong>de</strong> proximité, qui traduisent la réinsolation <strong>de</strong>s zones adjacentesau point visé par les électrons rétrodiffusés dans le substrat. Nous avons pu illustrer ces effets dans <strong>de</strong>uxcas typiques :14