Utilisation comme masque pour les gravures DRIE

Deux mat´eriaux commun´ement utilis´es comme masque lors de la gravure plasma du si- licium sont l’oxyde de silicium et la photor´esine. Pour des raisons d´ej`a expliqu´ees, ces mat´eriaux ne peuvent pas ˆetre utilis´es seuls, sans couche interm´ediaire (m´etallique par exemple), avec le silicium poreux. Par contre, la r´esine “dry film”, de par sa compatibilit´e avec le silicium poreux et son ´epaisseur (15 µm), est un candidat `a priori int´eressant pour l’utilisation comme masque de gravure plasma. Les deux propri´et´es les plus importantes pour l’utilisation du “dry film” comme masque de gravure plasma sont sa s´electivit´e par rapport au substrat et son adh´erence au substrat.

Plusieurs gravures plasma ont ´et´e effectu´ees avec le “dry film” comme masque, sur silicium et silicium poreux. Le “dry film” a ´et´e lamin´e `a chaud sur les ´echantillons, apr`es exposition et d´eveloppement, tel que d´etaill´e pr´ec´edemment. Le seul param`etre variable est le temps

de recuit apr`es lamination. Plusieurs recettes de gravure plasma SF6 ont ´et´e employ´ees et

seront pr´esent´ees `a la section suivante (5.3). Les ´echantillons ont ´et´e caract´eris´es au MEB. S´electivit´e de la r´esine

Il est difficile d’obtenir des images de bonne qualit´e du “dry film” au MEB : le contraste est mauvais, probablement `a cause des effets de charge, et souvent la limite de la r´esine n’est pas claire. Ainsi, il est difficile de mesurer pr´ecis´ement l’´epaisseur de la r´esine. Cependant, apr`es tous les essais, l’´epaisseur restante ´etait proche de 15 µm, c’est `a dire l’´epaisseur nominale de la r´esine. L’´epaisseur grav´ee de silicium et silicium poreux ´etait variable, mais de l’ordre d’une dizaine de microns.

Ainsi, la r´esine semble bien r´esister `a la gravure plasma, et sa s´electivit´e est suffisante pour des gravures de dur´ee moyenne sur silicium.

Adh´erence de la r´esine

A l’examen des r´esultats, deux ph´enom`enes li´es `a des probl`emes d’adh´erence de la r´esine ont ´et´e mis en ´evidence, illustr´es ci-dessous (fig. 5.10).

(a) 1e type de d´ecollement du “dry film”, sur

silicium.

(b) 2e type de d´ecollement du “dry film”, sur

silicium poreux.

Figure 5.10 D´ecollement de la r´esine “dry film”.

Dans le cas du premier type de d´ecollement (fig. 5.10a), on peut observer que le silicium n’a pas ´et´e grav´e en-dessous du “dry film” d´ecoll´e. Il est donc probable que ce d´ecollement n’a pas eu lieu pendant la gravure plasma. Aussi, lors de l’observation au MEB, on a pu observer un d´eplacement de la r´esine lors de l’arriv´ee sous le faisceau ; il se peut que ceci soit la cause du d´ecollement de la r´esine.

Le deuxi`eme type de d´ecollement (fig. 5.10b) a visiblement eu lieu au cours de la gravure plasma ; en effet le substrat a ´et´e grav´e en dessous de la r´esine d´ecoll´ee, entraˆınant la formation d’une “marche”. Ce ph´enom`ene a ´et´e constat´e sur la plupart des motifs sur tous les ´echantillons, bien qu’il soit plus prononc´e sur silicium poreux que sur silicium. Trois s´eries de gravures ont ´et´e effectu´ees, `a chaque fois le masque a ´et´e d´epos´e avec les mˆemes param`etres, `a part le temps de recuit post-lamination, qui ´etait, respectivement, de 2, 1 et 0 minutes. Les donn´ees ne sont pas suffisantes pour pouvoir conclure quelles sont les meilleurs param`etres de d´eposition du “dry film”; en effet le d´ecollement ´etait le moins prononc´e pour le recuit de 2 minutes, et le plus prononc´e pour le recuit de 1 minute. Aussi, il ´etait tr`es peu prononc´e sur les ´echantillons grav´es avec la recette de gravure plasma la plus anisotrope utilis´ee.

5.2.5

Conclusions

La r´esine “dry film” apparaˆıt donc comme un bon mat´eriau pour effectuer de la photoli- thographie sur silicium poreux. D’une part, ´etant solide, elle ne reste pas bloqu´ee dans les pores, comme une photor´esine standard. D’autre part, le proc´ed´e de d´eposition du “dry film” a ´et´e adapt´e, afin d’effectuer toutes les ´etapes d’exposition, d´eveloppement et rin¸cage avant la lamination. Ainsi, le silicium poreux n’est `a aucun moment en contact avec des produits liquides, ce qui ´elimine le risque d’attaque chimique du silicium poreux, et ´evite aussi le contact entre les solvants utilis´es pour s´echer le silicium poreux et la r´esine. Il reste `a ´etudier davantage s’il y a une r´eduction des motifs lors du transfert au “dry film”. Egalement, `a cause de l’´epaisseur de la r´esine et de la nature du proc´ed´e, il est probable que la limite de r´esolution soit relativement ´elev´ee (quelques microns ?), mais celle-ci reste `

a d´eterminer. Lors de la lamination sur silicium poreux, l’alignement s’est fait `a l’œil et ´etait approximatif, puisque le film n’´etait pas fix´e au substrat avant la lamination, donc pouvait se d´eplacer. Lorsque cette r´esine sera utilis´ee pour fabriquer des motifs de faible dimensions, il faudra mettre au point une technique pour aligner le “dry film”.

Le “dry film” convient ´egalement comme r´esine de soul`evement. Elle n’est pas facile `a enlever, mais l’ac´etone est le meilleur produit pour cela. Il faut ´eventuellement frotter d´elicatement ou utiliser un bain `a ultrasons afin d’aider le soul`evement. Toutefois, on doit ´egalement ´etudier l’effet des ultrasons sur le silicium poreux, afin de s’assurer qu’il n’y ait pas d’effet destructif.

Le “dry film” a ´et´e utilis´e comme masque pour les gravures plasma SF6. Le taux de gravure

largement suffisante pour des gravures de dur´ee moyenne sur silicium. Il sera peut-ˆetre n´ecessaire de s’int´eresser `a cela davantage si l’on souhaite l’utiliser pour des gravures tr`es longues. La principale limite du “dry film” pour cette application semble venir du fait qu’elle adh`ere mal au bord des motifs. Les causes de ceci ne sont pas bien connues, puisque nous manquons de donn´ees `a ce sujet, mais pour le moment, le recuit post-lamination ne semble pas avoir une influence d´eterminante. Cet effet ´etait plus gˆenant lors de l’utilisation des recettes de gravure lente qu’avec les recettes plus rapides et anisotropes.