Simulation du red´epˆot lors de la pulv´erisation du platine dans

consid´erons deux cas particuliers. Dans un premier temps, la pression envisag´ee est de 0.1 mTorr, ce qui nous permet de n´egliger le red´epˆot indirect (RR=0.05). Dans ce cas, seul le red´epˆot direct est simul´e. Par comparaison avec les observations exp´erimentales, nous pouvons en d´eduire la distribution angulaire des particules ´eject´ees ainsi que la probabilit´e de collage platine-masque. Dans un deuxi`eme temps, la pression est de 10 mTorr et les deux m´ecanismes de red´epˆot sont pris en compte (RR=0.9). Dans ces deux cas, les ions d’argon ont une ´energie de 100 eV, la densit´e d’ions est de 1011cm−3 et les LMH sont de 5 et 13 degr´es pour des pressions de 0.1 et 10 mTorr, respectivement.

4.3.4.1 Red´epˆot direct

La figure 4.10a) est une image MEB du profil dans le platine pour une pression de 0.1 mTorr. Le masque y est encore pr´esent. Initialement, `a cause de la qualit´e limit´ee de la lithographie, la paroi du masque est inclin´ee de 75 degr´es par rapport `a l’horizontale [76]. Le profil apr`es gravure pr´esente une pente de 70 degr´es et, comme nous l’avons pr´ecis´e au paragraphe 4.3.1, on remarque une l´eg`ere accumulation de platine `a la jonc- tion entre le masque et le mat´eriau.

Dans le cas du red´epˆot direct, nous avons deux param`etres `a d´eterminer, soit la pro- babilit´e de collage platine-masque et la direction d’´ejection des atomes pulv´eris´es pour un ion arrivant `a incidence normale. Comme nous l’avons pr´ecis´e plus haut (paragraphe 4.3.2.2), dans le cas d’un ion `a incidence oblique, cette ´ejection se fait autour de la di- rection sp´eculaire avec un maximum de dispersion de ± 25 degr´es. Dans la premi`ere simulation (Fig. 4.10b) ), nous faisons le choix d’un angle d’´ejection de 50 degr´es par rapport `a la normale, avec une dispersion angulaire maximale de ± 25 degr´es. Nous fai-

sons l’hypoth`ese qu’un atome de platine se colle sur le masque avec une probabilit´e de 1 (collage platine-masque). Dans ces conditions, on voit sur l’image 4.10b) une quan- tit´e importante de platine red´epos´ee sur la surface du masque, alors que l’image MEB 4.10a) ne pr´esente pas un tel red´epˆot. Ceci indique que nous avons surestim´e la pro- babilit´e de collage platine-masque. Apr`es plusieurs tests, nous avons d´etermin´e que le meilleur accord entre profil exp´erimental et simul´e est obtenu pour une probabilit´e de collage platine-masque de 0.1.

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Figure 4.10 – Profil de gravure dans le platine avec un plasma d’argon. a) Sur l’image MEB, on observe une paroi inclin´ee et peu de red´epˆot sur la surface du masque. b) Profil simul´e avec un angle d’´ejection privil´egi´e de 50 degr´es pour les ions `a incidence normale et une probabilit´e de collage platine-masque de 1. Le red´epˆot est largement surestim´e.

Sur la figure 4.11 sont pr´esent´es plusieurs profils avec une probabilit´e de collage platine- masque de 0.1, mais pour diff´erents angles d’´ejection. Pour les images 4.11a), 4.11b) et 4.11d), l’angle d’´ejection privil´egi´e est de 40, 45 et 50 degr´es par rapport `a la normale locale avec une dispersion angulaire maximale de ± 25 degr´es. Les profils correspondant aux angles d’´ejection de 40 et 45 degr´es pr´esentent des parois moins inclin´ees (75 et 80 degr´es par rapport `a l’horizontale, respectivement) que celles du profil exp´erimental (Fig. 4.11c)) et tr`es peu de platine est red´epos´e sur la surface du masque. L’image 4.11d)

pr´esente une pente plus proche de celle du profil exp´erimental (environ 70 degr´es) avec un red´epˆot plus important, notamment pr`es de la jonction entre le masque et le platine. Clairement, ce profil calcul´e pr´esente une bonne similitude avec le profil exp´erimental. On peut donc en d´eduire qu’un angle privil´egi´e de 50 degr´es (± 25 degr´es maximum) par rapport `a la normale associ´e `a une probabilit´e de collage platine-masque de 0.1 semblent ˆetre les param`etres les plus appropri´es.

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Figure 4.11 – Profils simul´es pour diff´erents angle d’´ejection des atomes pulv´eris´es par les ions `a incidence normale. a) Angle d’´ejection de 40 degr´es : pente d’environ 75 degr´es par rapport `a l’horizontale. b) Angle de 45 degr´es : pente d’environ 80 degr´es. c) Profil exp´erimental : pente d’environ 70 degr´es. d) Angle de 50 degr´es : profil le plus conforme au profil exp´erimental, pente d’environ 70 degr´es.

On remarque cependant un changement de pente abrupt `a la base du profil simul´e (Fig. 4.11d) ) plus marqu´ee que sur le profil exp´erimental. Il est possible que certains atomes de surface subissent d’infimes d´eplacements (de l’ordre de quelques cellules) contri- buant `a ”adoucir” la pente. Par exemple, lorsqu’un atome est ´eject´e de la surface, il pourrait d´eplacer l´eg`erement un voisin. Tous ces ”micro-d´eplacements” pourraient ˆetre `a l’origine de la pente moins abrupte observ´ee `a la base du profil exp´erimental. Cet hypoth´etique m´ecanisme de r´earrangement des atomes sur la surface n’est pas pris en compte dans notre simulateur. Malgr´e tout, le r´esultat de la simulation est satisfaisant. Par la suite, nous utiliserons une direction d’´ejection privil´egi´ee de 50 degr´es associ´ee `a une probabilit´e de collage de 0.1.

4.3.4.2 Red´epˆot direct et indirect

Comme nous l’avons pr´ecis´e dans le paragraphe 4.3.1, pour une pression de 10 mTorr, nous consid´erons que les atomes pulv´eris´es qui quittent le domaine de simula- tion reviennent vers le motif avec une probabilit´e de 0.9. Nous nous plac¸ons, comme pr´ec´edemment, dans le cas d’un angle d’´ejection de 50 degr´es par rapport `a la nor- male pour les ions arrivant `a incidence normale et avec des probabilit´es de collage platine-masque de 0.1 et platine-platine de 1. Quant `a la direction d’´ejection des atomes pulv´eris´es `a incidence oblique, elle demeure dispers´ee autour de la direction sp´eculaire.

Dans ces conditions, le profil simul´e (Fig. 4.12b)) pr´esente une importante quantit´e d’atomes red´epos´es sur la surface du masque ainsi qu’une paroi de platine inclin´ee d’environ 65 degr´es par rapport `a l’horizontale, conforme au profil exp´erimental (Fig. 4.12a)).

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Figure 4.12 – Profil de gravure dans le platine `a une pression de 10 mTorr. a) Le profil exp´erimental pr´esentant une quantit´e importante d’atomes red´epos´es sur la surface du masque. b) Le profil simul´e est en bon accord avec le profil exp´erimental. La pente de la paroi (environ 65 degr´es par rapport `a l’horizontale) et la quantit´e de platine red´epos´ee sur le masque sont conformes aux observations.

4.3.4.3 Profil en V

Les calculs expos´es dans les deux paragraphes pr´ec´edents nous ont permis de d´etermi- ner la distribution angulaire des atomes pulv´eris´es ainsi que la probabilit´e de collage des atomes de platine sur la surface du masque. Si ces param`etres sont corrects, ils devraient permettre de reproduire le profil en V obtenu `a 1 mTorr (Fig. 4.13a)). La Fig. 4.13b) est le r´esultat de la simulation pour un angle d’´ejection des atomes pulv´eris´es de 50 degr´es par rapport `a la normale tel que d´etermin´e au paragraphe 4.3.4.1. Effectivement la Fig. 4.13b) montre une bonne similitude avec les observations. La Fig. 4.13c) est le r´esultat de la simulation avec un angle d’´ejection des atomes pulv´eris´es de 40 degr´es. En com- paraison, ce profil calcul´e est beaucoup moins satisfaisant.

Ce r´esultat confirme donc que le choix du couple de param`etres unique ´evalu´e plus haut (´ejection `a 50 degr´es et probabilit´e de collage platine-masque de 0.1) est conforme `a la r´ealit´e. On remarque enfin que les profils simul´es pr´esentent une surface relativement rugueuse, aspect que l’on peut ´egalement constater sur le profil exp´erimental.

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Figure 4.13 – Profil de gravure en V dans le platine. a) Profil exp´erimental : pentes d’environ 60 degr´es. b) Profil simul´e avec un angle d’´ejection des atomes pulv´eris´es par les ions `a incidence normale de 50 degr´es : pentes conformes d’environ 60 degr´es. c) Profil simul´e avec un angle de 40 degr´es : beaucoup moins satisfaisant.