Insolation au masqueur électronique

L'insolation électronique aura pour eet de polymériser la résine à l'endroit où

le faisceau aura été focalisé. Lors de cette réaction de polymérisation, des liaisons

Si-H et Si-O des monomères vont se casser, permettant ainsi aux monomères de se

lier entre eux pour former un réseau (voir gure III.20) qui sera plus résistant lors

de l'étape de développement que la structure cagique.

Fig. III.20 Schéma de la structure chimique de la HSQ. (a)Forme cagique initiale.

(b)Forme réseau obtenue après polymérisation de la résine sous l'eet du faisceau

d'électrons. [43]

Pour obtenir des nanols de largeur dénie, il est nécessaire de réaliser une étude

sur l'ingénierie de dose. En eet, lors de l'exposition de la résine, les électrons émis

par le faisceau incident entrent en interaction avec le substrat, et des électrons

ré-trodiusés ainsi que des électrons secondaires vont venir irradier les zones voisines,

comme le montre la gure III.21. C'est ce que l'on appelle les eets de proximité.

CHAPITRE III. RÉALISATION DE STRUCTURES 1D SILICIUM

CONNECTÉES

Fig. III.21 Schéma de la répartition et de la nature des électrons lors d'une

inso-lation électronique. [42]

La dose reçue par la résine va donc être plus importante que la dose souhaitée au

départ

4

, à cause de ces eets de proximité. Cela va donner lieu à un élargissement

des petits motifs lorsqu'un motif de grande taille est situé juste à côté. De même, si

la densité des motifs à écrire augmente, les espaces inter-motifs vont être surexposés,

et si la dose reçue devient supérieure au seuil de révélation, les motifs ne seront pas

disjoints (voir gure III.22).

Fig. III.22 Illustrations des eets de proximité. Dans le cas de réseau dense

(sché-mas de droite), les espaces entre les lignes reçoivent une dose supérieure au seuil de

révélation, et les lignes du centre ne seront donc pas disjointes [42]

An de limiter ces eets, des chiers de correction de proximité peuvent être

incorporés dans le chier qui sera lu par le nanomasqueur. Ces chiers vont permettre

d'appliquer une dose diérente en fonction de la géométrie des motifs. Pour les créer,

des simulations Monte-Carlo sont d'abord réalisées pour connaître la trajectoire des

électrons et obtenir ainsi la distribution radiale de la densité électronique reçue par

la résine. Ensuite, en convoluant la contribution de chaque pixel au dessin de masque

utilisé, l'énergie totale reçue en chaque point du masque est obtenue. Le masque sera

alors subdivisé en régions qui dépendent de la géométrie de celui-ci et des coecients

de correction seront attribués à chacune d'elles qui permettront d'obtenir une dose

4La dose de base correspond au nombre d'électrons primaires pénétrant dans la résine via le faisceau pendant l'impact. Elle dépend du courant du faisceau et du temps d'insolation.

III.4 Réalisation par lithographie électronique

réelle uniforme sur tous les motifs.

Un autre moyen de limiter ces eets de proximité est d'utiliser une forte énergie

pour le faisceau d'électrons. En eet, comme le montre la gure III.23, plus la tension

d'accélération est élevée, plus les électrons incidents vont en profondeur dans le

substrat et moins les électrons rétrodiusés auront d'inuence sur la résine.

Fig. III.23 Eet de la tension d'accélération lors de la lithographie électronique.

(a)Etendue des électrons rétrodiusés. (b)Densité d'énergie reçue par la résine. [44]

Ainsi, nous avons utilisé une énergie de 50 keV pour le faisceau électronique, un

courant de 330 pA et un pas d'exposition de 5 nm pour réaliser les nanols.

Le premier essai de dose a été réalisé avec le motif présenté sur la gure III.13b,

sur lequel des nanols simples et croisés de 20 nm à 100 nm de large sont présents.

La variation de dose a été faite de 1500 à 5000µC/cm

2

avec un pas de 100µC/cm

2

.

Ainsi, si la dose n'est pas assez élevée, les nanols ne seront pas présents après

révélation ou alors ils auront une taille plus petite que celle souhaitée, et au contraire,

si la dose est trop forte, les dimensions seront plus grandes que celles voulues.

La gure III.24 présente le résultat obtenu pour une dose de 4500 µC/cm

2

. A

cette dose, nous pouvons constater que tous les ls sont présents sauf pour les ls

de 20 nm, indiquant que la dose n'est pas susante pour que ces ls soient révélés.

En revanche, la structure en forme de quadrillage pour les ls de 20 nm de large

est présente dûe aux eets de proximité qui entraînent un sur-dosage des ls (voir

gure III.24b).

Ceci nous a permis d'obtenir des informations sur les doses nécessaires pour

révéler des nanols isolés ou groupés. Par la suite, nous avons rajouté des électrodes

aux extrémités des nanols, venant de ce fait augmenter les eets de proximité, et

nous avons alors ajuster les doses pour les diérents nanols. Les doses nalement

employées sont présentées dans le tableau III.2.

Enn, lors de l'écriture, à chaque dose diérente correspond un niveau diérent

sur le masque. Cependant, an de ne pas avoir de problème d'alignement entre les

nanols et les électrodes, ces niveaux ne sont pas écrits les uns à la suite des autres,

mais ils sont tous écrits en même temps grâce à un chier de correction qui permet

CHAPITRE III. RÉALISATION DE STRUCTURES 1D SILICIUM

CONNECTÉES

Fig. III.24 Résultat obtenu sur le masque de test pour une dose de 4500 µC/cm

2

.

(a)Vue globale montrant que cette dose est trop faible pour les plus petits motifs.

(b)Zoom sur le motif quadrillé composé de ls de 20 nm de large.

Largeur des nanols Dose électronique (µC/cm

2

)

10 nm 5000

20 nm 4500

30 nm 3500

50 nm 3500

100 nm 3000

Electrodes 1100

Tab. III.2 Doses électroniques utilisées pour les électrodes et les nanols.

d'attribuer à chaque niveau un coecient en fonction de la dose. Des images MEB

montrant les motifs obtenus en résine après développement sont présentées dans la

section suivante sur la gure III.25.

Dans le document Fabrication top-down, caractérisation et applications de nanofils silicium (Page 106-109)