Matériau photosensible dont la solubilité dans le révélateur change sous l'effet de la lumière. Avec une résine positive, les zones exposées se dissolvent ; avec une résine négative, elles subsistent.
Nom japonais: フォトレジスト
« Résine photosensible (photorésine) » apparaît dans 8 questions d'entraînement réparties sur 6 thèmes, dont Implantation ionique, Lithographie, Gravure.
Domaine: Lithographie
La plupart des résines pour la lithographie KrF (248 nm), ArF (193 nm) et EUV (13,5 nm) sont des résines à amplification chimique, composées d'une résine de base, d'un générateur de photoacide (PAG), d'un solvant et d'additifs comme des inhibiteurs (quenchers) qui limitent la diffusion de l'acide. L'exposition libère de l'acide à partir du PAG ; pendant le recuit après exposition (PEB), chaque molécule d'acide retire de façon catalytique de nombreux groupes protecteurs de la résine, ce qui modifie sa solubilité et augmente fortement la sensibilité. Une résine positive est ensuite développée dans une solution aqueuse de TMAH (hydroxyde de tétraméthylammonium) à 2,38 %, qui dissout les zones exposées. En développement de tonalité négative, c'est au contraire un solvant organique qui dissout les zones non exposées.
La résine est déposée par centrifugation (spin coating) sur une épaisseur allant de quelques dizaines de nanomètres à plusieurs micromètres, recuite doucement (soft bake) pour chasser le solvant, exposée, recuite à nouveau puis développée. Des films auxiliaires y contribuent : un revêtement antireflet inférieur (BARC) supprime les réflexions du substrat, et en lithographie ArF à immersion une couche de finition (topcoat) empêche l'eau d'immersion d'extraire des composants de la résine et maintient la surface hydrophobe pendant les déplacements rapides de la platine. Une fois le motif utilisé, la résine est retirée par incinération (ashing), qui l'oxyde dans un plasma d'oxygène en CO2 et H2O, suivie d'un nettoyage humide.
Le motif n'est utile que si la résine survit à l'étape suivante. Pour l'implantation ionique, la résine doit être plusieurs fois plus épaisse que la profondeur de pénétration des ions : les implantations à l'échelle du MeV utilisent donc des films de plusieurs micromètres jusqu'à environ 10 µm. Les implantations à forte dose carbonisent la surface de la résine en une croûte dure ; l'incinérer immédiatement à chaud peut faire éclater cette croûte sous l'effet des gaz issus de la résine molle sous-jacente, phénomène appelé popping : le retrait commence donc à basse température ou utilise des plasmas à base d'hydrogène. Pour les gravures profondes qui consommeraient une résine mince, le motif est d'abord transféré dans un masque dur en nitrure, en oxyde ou en carbone amorphe.
La résine photosensible réagissant à la lumière et à la chaleur, elle est stockée dans des flacons opaques à la température spécifiée, souvent au réfrigérateur, et utilisée avant sa date de péremption. Un flacon froid doit revenir à température ambiante avant d'être ouvert, sinon l'humidité condensée modifierait ses performances, et le liquide est filtré à travers des filtres très fins juste avant le dépôt. Les zones de lithographie sont éclairées en lumière jaune, dépourvue des courtes longueurs d'onde auxquelles les résines sont sensibles. Les formulations cherchent un équilibre entre résolution, sensibilité, rugosité de bord de ligne et résistance à la gravure, qu'il est impossible de maximiser toutes à la fois.
Réponse : C. Une épaisseur suffisante par rapport à l'énergie d'implantation est nécessaire pour que les ions ne traversent pas la résine
Une résine trop mince laisse les ions énergétiques la traverser et atteindre les zones masquées. La résine étant peu dense, les ions y pénètrent plus profondément que dans le silicium ; une épaisseur de plusieurs fois le parcours des ions (Rp + quelques ΔRp) est généralement nécessaire, et les implantations de l'ordre du MeV utilisent des résines épaisses de quelques µm à environ 10 µm. Lors des implantations à forte dose, la surface de la résine se carbonise et durcit, ce qui la rend difficile à retirer ; il faut donc aussi soigner les conditions d'ashing.
Réponse : B. La surface forme une couche carbonisée et durcie, qui éclate facilement (popping) sous l'effet des gaz internes en cas de chauffage brusque lors d'un ashing classique
La résine ayant subi une implantation à forte dose perd l'hydrogène de sa surface, se carbonise et forme une croûte dure de quelques dizaines de nm. Un ashing direct à haute température fait éclater cette croûte sous l'effet des gaz dégagés par la résine molle sous-jacente (popping), générant résidus et particules. Il faut procéder par étapes à partir de basse température ou retirer d'abord la croûte par un plasma à base d'hydrogène ; avec l'élimination des résidus, le décapage après implantation est l'une des étapes difficiles.
Dans une résine positive, les zones exposées deviennent solubles et sont éliminées par le révélateur : le motif correspond donc aux parties opaques du masque. Dans une résine négative, les zones exposées subsistent et les zones non exposées se dissolvent, ce qui inverse l'image.
C'est une résine dans laquelle l'exposition génère de l'acide à partir d'un générateur de photoacide, cet acide catalysant de nombreuses réactions qui modifient la solubilité pendant un recuit après exposition. L'effet d'un seul photon est ainsi multiplié, ce qui donne la sensibilité élevée nécessaire à la lithographie KrF, ArF et EUV.
On la retire généralement par incinération (ashing) : un plasma d'oxygène ou équivalent oxyde la résine organique en CO2 et en vapeur d'eau, puis un nettoyage humide élimine les résidus.
La résine photosensible est une résine dont les propriétés chimiques changent sous l'effet de la lumière, enduite sur une épaisseur de quelques dizaines de nm à quelques µm.
Quelle description de la résine photosensible est correcte ?L'implantation ionique se fait près de la température ambiante, ce qui permet d'utiliser une résine photosensible comme masque, et la quantité implantée est contrôlée avec une précision d'environ ±1 % par intégration du courant de faisceau.
Quel est le principal avantage de l'implantation ionique pa…La dispersion sur la plaquette peut être maintenue à quelques nm ; on l'utilise pour la résine photosensible, les films antireflets, les diélectriques déposés par enduction (SOG) et les films de protection en polyimide.
Comment appelle-t-on la méthode consistant à déposer un mat…La résine photosensible réagit à la lumière de longueur d'onde inférieure à environ 500 nm, comme l'ultraviolet ou la lumière bleue.
Quelle est la principale raison de l'éclairage jaune utilis…Implantation ionique Décapage plasma (ashing) Dose Plasma Recuit Exposant Résine à amplification chimique MOL (middle-of-line) Diffusion thermique Rendement (yield)