4.4 Etude de l’impact du mode de distribution de la solution de gravure
5.1.2 Etude de surface par AFM
Afin de confirmer l’apparition de la rugosit´e en surface de l’empilement dBARC / r´esine apr`es traitement SC1 observ´ee sur les coupes MEB dans la section pr´ec´edente, on proc`ede `a une analyse AFM de la surface de cette bicouche post gravure SC1 de 270 s, conduisant `a la formation de marques. En raison de la taille importante des marques observ´ees (plusieurs microns de diam`etre), il est n´ecessaire d’utiliser un AFM `a grande zone d’analyse, allant jusqu’`a 93 x 93 µm. Deux ´echantillons sont alors compar´es :
- Une r´ef´erence avec la bicouche de polym`eres ´etal´ee sur TiN
- Un ´echantillon ´equivalent sur lequel a ´et´e appliqu´e un traitement SC1 de 270 s, entrainant l’apparition de marques dans la r´esine.
Ces analyses, pr´esent´ees en figure 5.6, montrent de nettes diff´erences de profil entre les deux ´echantillons. Pour l’´echantillon de r´ef´erence (figure 5.6(a)), on ne note pas de variations significatives dans la topographie globale, et on mesure une valeur
de rugosit´e RMS de 1,3 nm avec une profondeur de rugosit´e maximale (Rmax) de
9 nm. Sur la plaque trait´ee par SC1 (figure 5.6(b)), on remarque un profil « val- lonn´e » sur la zone d’analyses, avec l’apparition d’« ˆılots » d’un diam`etre compris entre 5 et 10 µm et d’une hauteur pouvant atteindre 10 nm. Dans ce cas, la rugosit´e
RMS monte `a 2,6 nm et le Rmax `a plus de 20 nm. En comparant le profil obtenu
les ˆılots observ´es en AFM pr´esentent la mˆeme morphologie et les mˆemes dimensions que les marques observ´ees par microscopie optique. Ces r´esultats montrent donc que le ph´enom`ene d’apparition de marques dans les r´esines est en fait li´e `a des modifi- cations dans la topographie de l’´echantillon.
(a) R´ef´erence (b) 270 s SC1
Figure5.6 – Profils AFM des surfaces de r´esine, pour une r´ef´erence sans traitement chimique (a), et un ´echantillon ayant re¸cu un traitement SC1 de 270 s.
On cherche alors `a d´eterminer `a quel niveau de l’empilement apparaissent ces ˆılots, et notamment s’ils sont d´ej`a pr´esents `a l’interface entre TiN et dBARC. On proc`ede alors `a l’´etude d’´echantillons de mˆeme type que ceux analys´es pr´ec´edem- ment, avec un empilement d´epos´e pleine plaque avec et sans traitement SC1. La bicouche de polym`eres est ensuite retir´ee partiellement de mani`ere analogue aux exp´eriences men´ees sur le greffage du dBARC sur le TiN, en utilisant un solvant pour retirer la majeure partie de la bicouche de r´esine, tout en laissant un r´esidu organique d’environ 2 nm d’´epaisseur sur la surface. Ceci permet d’´eviter tout en-
dommagement du TiN dˆu `a un traitement plus agressif type plasma de gravure. La
topographie de la surface de ce r´esidu est ensuite analys´ee en AFM.
Les profils AFM obtenus avec et sans SC1 (270 s) sont pr´esent´es en figure 5.7. On constate en premier lieu que pour l’´echantillon de r´ef´erence, la rugosit´e est homog`ene sur toute la surface, avec une valeur tr`es faible de 0,2 nm. L’´echantillon trait´e par SC1 montre un profil totalement diff´erent, avec la pr´esence de nombreux ˆılots de plusieurs microns de diam`etre, et d’une hauteur comprise entre 5 et 10 nm. La rugosit´e RMS de cet ´echantillon est alors de 2,5 nm. On a ainsi la preuve que l’apparition de ce ph´enom`ene provient bien de modifications `a l’interface TiN / dBARC, la rugosit´e obtenue se propageant ensuite en surface de l’´echantillon.
Le fort ´ecart entre les dimensions lat´erale (plusieurs microns) et verticale (quelques nm) de ces structures explique par ailleurs le fait qu’elles n’aient pas pu ˆetre iden- tifi´ees en coupes MEB.
(a) R´ef´erence (b) 270 s SC1
Figure 5.7 – Profils AFM des surfaces de r´esidu de r´esine post retrait solvant,
pour une r´ef´erence sans traitement chimique (a), et un ´echantillon ayant re¸cu un traitement SC1 de 270 s.
Afin de d´eterminer si ces ˆılots sont form´es par une modification de la surface du TiN, ou par l’apparition de cloques, remplies ou non, il est n´ecessaire de retirer compl`etement la r´esine et de proc´eder `a une analyse de surface par AFM. On ap- plique donc sur les deux mˆemes types d’´echantillons que pr´ec´edemment un plasma de gravure N2/H2 en lieu et place du retrait par solvant, permettant de retirer l’in-
t´egralit´e de la couche polym´erique. Les r´esultats, affich´es en figure 5.8, montrent des profils similaires `a ceux observ´es avec un retrait partiel par solvant. La surface de la r´ef´erence (figure 5.8(a)) est tr`es peu rugueuse (RMS de 0,15 nm, Rmax de 1,5 nm)
et homog`ene sur toute la zone d’analyse. L’´echantillon trait´e par SC1 (figure 5.8(b)) pr´esente quant `a lui un profil analogue `a celui observ´e pr´ec´edemment, avec l’appari- tion d’ˆılots d’environ 5 µm de diam`etre et 8 nm de hauteur maximale. Il est `a noter que la hauteur de ces ˆılots exc`ede mˆeme l’´epaisseur totale de l’empilement TiN / Al / TiN, comprise entre 4 et 4,5 nm.
Ces r´esultats montrent donc que ces ˆılots ne sont pas form´ees par l’apparition de cloques `a l’interface entre TiN et dBARC, mais bien par une modification topo- logique de la surface du TiN.