La photolithographie et ses applications

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Table des matières

Table des Figures 2
1. Origine 3
2. Principe de fonctionnement 4
3. Préparation du substrat 5
4. Mise en place du photorésistant 6
5. Spincoating 9
6. Préchauffage (« Softbaking ») 12
7. Fabrication du masque 14
7.1. Le « Blank » 14
7.2. La lithographie 15
7.3. La gravure 15
7.4. Le  « Strip » 16
8. Exposition 17
8.1.Résolution dans le cas du Shadow Printing 18
8.2. Contact Printing 18
8.3. Proximity Printing 19
8.4. Projection Printing 19
9. Développement et gravure 20
9.1. Gravure par polymère organique 20
9.2. Gravure par plasma d’oxygène 21
9.3. Comparaison 21
10. Autres technologies 21
11. Exemple d’application 22
Bibliographie 23
Annexe A : Comparaison des photorésistantspositifs et négatifs 24
Annexe B : Comparaison des procédés de stripping 24
Annexe C : Comparaison de l’effet du développeur 25
Annexe D : Exemple de tableau permettant de choisir la substance déposée 25

Table des Figures

Figure 1 : Gravure "photolithographiée" du Cardinal d'Amboise 3
Figure 2 : Processus de photolithographie 4
Figure 3 : production par photorésistant positif etnégatif ([1]) 7
Figure 4 : composition du DNQ-NOVOLAK ([12]) 7
Figure 5 : Absorption de différents résistants en fonction de la longueur d'onde ([8]) 8
Figure 6 : Principe du spincoating ([3]) 9
Figure 7 : Exemple de spinner ([10]) 9
Figure 8 : Étapes du spincoating ([5]) 10
Figure 9 : Éjection du résistant avec la rotation du spinner 11
Figure 10 : Évolution de la concentration du solvantdurant le softbaking ([8]) 12
Figure 11 : chauffage par "Hot plate" ([3]) 13
Figure 12 : « Blank » du photomasque (avant la lithographie)([7]) 14
Figure 13 : procédé de lithographie ([7]) 15
Figure 14 : procédé de gravure ([7]) 15
Figure 15 : masque final ([7]) 16
Figure 16 : Spectre éléctromagnétique ([13]) 17
Figure 17 : Différentes techniques d'exposition 17
Figure 18 :Profils de distribution de la lumière sur le substrat après passage à travers un masque 18
Figure 19 : Erreurs courantes en photolithographie par projection 20
Figure 20 : Système d'alignement par Vernier 20
Figure 21 : Comparaison des techniques de gravure 21
Figure 22 : Vue du dispositif EFFA 22
Figure 23 : Dispostif EFFA au “repos” 22

1. Introduction

2. Origine

Avantd’étudier les principes de base de cette technique de fabrication, il convient d’en connaître les origines. Dans un premier temps, nous avons étudié l’étymologie du mot.
En effet, ce mot photo-litho-graphie peut être identifié à trois racines grecques.
* photo qui vient de φῶς, φωτός (phos,photos) qui signifie lumière
* litho qui vient de λίθος (lithos) qui signifie la pierre
* graphie qui vientde γράφω (grapho) qui signifie écrire
A présent, nous connaissons l’origine de ce mot mais nous ne savons pas encore exactement ce qu’il permet de décrire. Tout d’abord, penchons nous sur le mot lithographie. Ce mot désigne une technique mise au point en 1796 par Aloys Senefelder. Senefelder découvrit que lorsque l’on enduit d’encre une pierre (Bavarian Limestone) préalablement traitéechimiquement, l’image gravée dans la pierre pouvait être transférée sur une feuille de papier. Par la suite, en 1822, Nicéphore Niépce découvrit la photolithographie. A l’origine, il réussit à reproduire une gravure sur un morceau de papier huilé. En déposant ce dernier au-dessus d’une plaque de verre enduite d’une solution de bitume et d’huile de lavande et en laissant le tout exposer au soleil durantquelques heures, les zones ensoleillées du bitume se durcissent de manière significative tandis que le reste de la solution reste liquide et peut être enlevée en utilisant une solution à base d’essence de térébenthine et d’huile de lavande.
En 1827, la première copie de gravure basée sur la photolithographie fut réalisée à Paris par le graveur Lemaitre. Il s’agissait d’une gravure du Cardinal...
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