La plateforme nanoRennes dispose d’un ensemble de salles dédiées à la photolithographie et à la chimie. Ces zones bénéficient d’un éclairage inactinique et d’un niveau d’empoussièrement encore amélioré par rapport au autres zones de la salle blanche (dépôt, gravure, caractérisation).
La lithographie optique est à ce jour encore la technique la plus utilisée pour la fabrication de masse de l’industrie de la microélectronique. Au niveau académique, la lithographie optique reste aussi une brique technologique de base pour les activités de recherche et les développements technologiques hébergés à nanoRennes ou dans de nombreuses centrales du réseau Renatech+.
NanoRennes dispose de 5 salles de photolithographie et de chimie, avec 3 salles dédiées aux technologies conventionnelles, une salle dédiée aux technologies plus exotiques (électronique sur substrat biosourcés, textile, 3D…) et une dernière salle partagée avec le CCMO pour les activités de formations. La lithographie optique utilisée à nanoRennes repose sur l’utilisation d’outils standards (aligneurs de masques) lui permettant d’assurer la réalisation de motifs de résine de dimension micronique (1 µm) et sub-micronique (0.5 µm). Ces outils standards sont complétés par d’autre moyens de lithographie dits « maskless » offrant plus de flexibilité et de rapidité dans les développements de procédés pour la lithographie UV, et des performances de résolution accrues pour la lithographie électronique.
Les caractéristiques en terme de résolution pour ces différents moyens de lithographie sont les suivantes:
- Photolithographie UV (UV4 365-435 nm) : dimension minnimale 1 µm
- Photolithographie deep-UV (UV3 248 nm) : dimension minnimale 0.5 µm
- Photolithographie UV « Maskless » : dimension minimale 1 à 2 µm
- Lithographie électronique « Maskless »: dimension minimale 50~100 nm
L’ensemble de ces équipements de lithographie, leurs caractéristiques et les différentes zones dédiées à la chimie sont présentés ci-dessous.
Lithographie optique classique
- Aligneur Suss Microtec MA6 – définition minimum 0.5 µm, alignement double face, positionnement pour collage de deux substrats – IETR
- Aligneurs Suss Microtec MJB4 – UV et deep UV – Institut FOTON et IETR
- Aligneurs MJB3 – Institut FOTON et IETR
Lithographie optique "Maskless"
Smart-Print (Marque Microlight3D)
- Système d’écriture par focalisation d’une matrice LCD.
- Équipement compact et polyvalent de photolithographie sans masque.
- Résolution atteignable: 2 µm.
- Compatible avec des échantillons d’un cm² à 2 pouces de diamètre
Dilase 250+ (Marque KLOE)
- Système d’écriture directe laser.
- Équipement compact et polyvalent de photolithographie laser sans masque.
- Résolution atteignable: 1 à 2 µm.
- Compatible avec des échantillon d’un cm² à 4 pouces de dimètre.
Lithographie électronique "Maskless"
La limitation principale des techniques de lithographie UV présentés ci-dessus est liée à son pouvoir de résolution qui apparait avec la diffraction de la lumière, connu sous l’appellation « limite d’Abbe ». La lithographie électronique par faisceau d’électrons en écriture directe est assimilable également à une technique « maskless », mais elle repousse cette limite de la diffraction de la lithographie optique. Les motifs sont dessinés directement par le faisceau balayant la résine déposée sur le substrat. Cette technique est lente, à rendement faible, et plus difficile à mettre en œuvre que la lithographie UV mais elle permet d’atteindre de très haute résolution égale au diamètre du faisceau électronique. Les deux équipement disponible sur la plateforme nanoRennes sont les suivants:
- SEM FEG – (FEI – Aprero 2C) + Module d’écriture électronique Raith (Quantum Elphy) – Institut FOTON
- SEM FEG – (JEOL – JSM 7600) + module d’écriture électronique Xenos – IETR
Équipements pour la chimie
Quelle soit optique ou électronique, la lithographie a recours à des procédés de mise en forme, de traitement chimiques et thermiques des résines employées. L’ensemble de ces opérations sont conduits dans des zones spécifiques de la plateforme nanoRennes. Ils permettent le nettoyage de la surface des échantillons, l’enduction des résines, leurs développements et leurs traitements en s’appuyant notamment sur l’utilisation de sorbonnes et de hottes à flux laminaire. Ci-dessous, les 5 zones de la plateformes nanoRennes avec ses principaux équipements permettant le mise en oeuvre de ces différents procédés.
- Tournettes, plaques chauffantes (100°C à 350°C), systèmes d’étuves – IETR et Institut FOTON
- Sorbonnes de chimie: traitements acido-basiques (HF,HCl, KOH, TMAH,…) et traitement par solvants – IETR et Institut FOTON
- Coating et développement de résines: SU8, SPR, Shipley standards… – IETR et Institut FOTON
- Préparation de surfaces par ozonolyse pour croissance MBE – Institut FOTON
- Dégazage de polymères (technologies PDMS) – IETR
Exemples de réalisations
