Qu'est-ce que Couche antireflet (BARC) ?

Film déposé sous la résine pour atténuer les ondes stationnaires dans la résine dues à la réflexion de la sous-couche ainsi que les variations de dimensions aux marches.

Nom japonais: 反射防止膜(BARC)

« Couche antireflet (BARC) » apparaît dans 5 questions d'entraînement réparties sur 3 thèmes, dont Lithographie, Matériaux de procédé (gaz et produits chimiques), Gravure.

Domaine: Lithographie

Ce que la réflexion du substrat fait à la résine

La lumière d'exposition qui traverse la résine se réfléchit sur les couches sous-jacentes, et les films de silicium et de métal réfléchissent fortement. L'onde réfléchie interfère avec l'onde incidente et crée des ondes stationnaires : la dose varie périodiquement dans l'épaisseur de la résine et les flancs développés présentent des ondulations. L'énergie totale couplée dans la résine oscille aussi avec l'épaisseur de résine, si bien que la largeur de ligne varie périodiquement pour de petites variations d'épaisseur ; c'est la courbe d'oscillation (swing curve). Sur une topographie, la lumière réfléchie latéralement par les bords inclinés expose des zones situées sous le masque et provoque des encoches (notching).

Comment une BARC supprime la réflexion

Une couche antireflet inférieure (BARC, bottom anti-reflective coating) est une fine couche placée entre le substrat et la résine. Son indice de réfraction n, son coefficient d'absorption k et son épaisseur sont choisis pour que la lumière qui y pénètre soit absorbée et que les réflexions résiduelles sur ses faces supérieure et inférieure s'annulent en grande partie par interférence destructive. Une BARC bien ajustée réduit la réflectivité vers la résine à moins d'environ 1 %, ce qui aplatit la courbe d'oscillation et supprime l'essentiel des effets d'ondes stationnaires et d'encoches. Comme l'épaisseur optimale dépend de la longueur d'onde et de l'empilement sous-jacent, l'épaisseur de BARC est spécifiée pour chaque couche.

BARC organiques et inorganiques

Les BARC organiques sont des polymères contenant des groupes absorbant la lumière, déposés par centrifugation puis recuits ; ils lissent aussi les petites topographies et offrent une bonne surface pour l'adhérence de la résine, un rôle autrement assuré par l'apprêt HMDS. La plupart ne se dissolvent pas dans le développeur : après la lithographie, la BARC exposée dans les ouvertures de la résine est retirée par une courte gravure plasma avant la gravure du film sous-jacent, ce qui consomme un peu de résine. Les BARC inorganiques, comme l'oxynitrure de silicium déposé par CVD, s'ajustent par leur composition et peuvent rester dans l'empilement ou servir aussi de masque dur.

BARC, TARC et top coat

Une couche antireflet supérieure (TARC, top anti-reflective coating) se place sur la résine et réduit la réflexion à l'interface air-résine, ce qui atténue principalement l'effet d'oscillation ; elle n'empêche pas la réflexion du substrat. Un top coat en lithographie ArF à immersion a un autre but : il empêche l'eau d'immersion d'extraire des composants de la résine, comme le générateur de photoacide, et maintient la surface hydrophobe pour permettre des déplacements rapides de la platine. Une pellicule, en revanche, est une membrane qui protège le photomasque des particules et ne fait pas partie de l'empilement de films de la plaquette.

S'entraîner : questions sur Couche antireflet (BARC)

Quel est le principal objectif du film antireflet (BARC) appliqué sous la résine ?

  1. AAccélérer la gravure
  2. BLimiter les ondes stationnaires dans la résine et les variations de dimensions dues à la lumière réfléchie par la sous-couche
  3. CColler la résine au wafer
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Réponse : B. Limiter les ondes stationnaires dans la résine et les variations de dimensions dues à la lumière réfléchie par la sous-couche

Lorsque la lumière d'exposition traverse la résine et se réfléchit sur la sous-couche, elle interfère avec la lumière incidente et crée des ondes stationnaires (stries verticales) dans la résine ; de légères variations d'épaisseur de résine font varier périodiquement la quantité de lumière absorbée et les dimensions (courbe d'oscillation), et la lumière réfléchie obliquement par les marches de la sous-couche amincit les motifs. Le BARC est un film absorbant organique ou inorganique qui limite la réflexion de la sous-couche à moins de 1 % et améliore la précision dimensionnelle.

Questions fréquentes

Que signifie BARC en lithographie ?

BARC signifie bottom anti-reflective coating (couche antireflet inférieure), une couche absorbante déposée sous la résine pour supprimer les réflexions du substrat pendant l'exposition.

Quelle est la différence entre une BARC et une TARC ?

Une BARC se trouve sous la résine et supprime la réflexion du substrat, les ondes stationnaires et les encoches, tandis qu'une TARC se trouve sur la résine et réduit la réflexion à la surface supérieure, ce qui atténue surtout les variations de la courbe d'oscillation.

Comment retire-t-on une BARC après la lithographie ?

La plupart des BARC organiques ne sont pas éliminées par le développeur : la BARC située dans les ouvertures de la résine est ouverte par une courte gravure plasma avant la gravure du film sous-jacent, et le reste est retiré avec la résine.

« Couche antireflet (BARC) » dans les explications

Questions mentionnant « Couche antireflet (BARC) » (5)

  1. Quel est le principal objectif du film antireflet (BARC) appliqué sous la résine ?
  2. Quel est le principal objectif du traitement de la surface du wafer par HMDS notamment avant l'enduction de la résine ?
  3. Comment appelle-t-on la méthode de masquage qui empile, de bas en haut, un film organique (film de carbone), un film intermédiaire contenant du silicium et la résine, afin d'usiner en profondeur des motifs fins ?
  4. En lithographie ArF à immersion, quel film appliqué sur la résine empêche le contact direct entre l'eau d'immersion et la résine ?
  5. Quel gaz est parfois utilisé comme oxydant avec le silane pour former par CVD des films d'oxyde ou d'oxynitrure de silicium ?

Termes associés

Contact Plasma TRIM Stiction (adhérence) Lithographie à immersion Pellicule Silane (SiH4) CVD Oxynitrure (SiON) EUV High-NA

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