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| Titre : | La nanolithographie | | Type de document : | texte imprime | | Auteurs : | Stefan Landis, Directeur de publication, rédacteur en chef | | Editeur : | Paris : Hermès - Lavoisier | | Année de publication : | cop. 2010 | | Collection : | Traité EGEM | | Importance : | (351-VI p.) | | Présentation : | ill. | | Format : | 24 cm | | ISBN/ISSN/EAN : | 978-2-7462-2446-9 | | Note générale : | Trad. sous le titre : "Nano-lithography"
Bibliogr. en fin de chapitres. Notes bibliogr. Index | | Langues : | Français | | Mots-clés : | Lithographie par faisceau d'électrons Lithographie par rayons X Lithographie:mesure Plasmons Copolymères | | Index. décimale : | 621.381 | | Résumé : | Alors que le nano-monde s'ouvre à nous, les chercheurs ont disposés ces dernières années d'un magnifique terrain de jeu pour mettre au point de nouvelles technologies destinées à façonner cet espace des nanos. Au delà des défis scientifiques qu'elles représentent, elles apparaissent comme indispensables pour transposer la miniaturisation opérée pour la micro-électronique dans d'autres champs applicatifs, laissant entrevoir l'émergence de nouvelles fonctionnalités. Bien plus qu'un recueil d'articles, cet ouvrage aborde aussi bien les principes physiques que les enjeux techniques et scientifiques de ces principales approches alternatives de nano-lithographie.
Destinés aux ingénieurs et chercheurs novices, cet ouvrage permettra également aux lecteurs plus expérimentés de parfaire leurs connaissances sur | | Note de contenu : |
Préface. Les imagiciens. L'alchimie de la représentation des origines à la nanosphère 15
Jörge de Sousa Noronha
Introduction. Enjeux de la lithographie 21
Michel Brillouët
Chapitre 1. Lithographie par rayons X : fondamentaux et applications 31
Gianluca Grenci, Benedetta Marmiroli, Filippo Romanato et Massimo Tormen
1.1. Introduction 31
1.2. Le principe de la lithographie par rayons X 35
1.2.1. Système d'exposition pour la XRL 37
1.2.2. Les propriétés du rayonnement synchrotron 40
1.2.3. XRL profonde et à haute résolution 43
1.2.4. Exemples de lignes de lumière à rayons X 43
1.2.5. Scanner (photorépéteur à balayage)/photorépéteur 48
1.2.6. Le masque 49
1.3. La physique de la lithographie par rayons X 56
1.3.1. Comment les valeurs de phase et d'intensité peuvent-elles être diminuées par l'interaction avec la matière ? 56
1.3.2. La lithographie par rayons X : une technique d'impression par transfert d'ombres 60
1.3.3. Absorption des rayons X dans la résine et mécanismes physiques de son exposition 63
1.3.4. Modèle physique de la perte d'énergie dans les résines 68
1.3.5. Les effets de la diffraction pour la lithographie par rayons X 73
1.3.6. Cohérence du rayonnement synchrotron par les dispositifs d'aimants de courbure 74
1.3.7. Formulation de base de la théorie de diffraction dans un champ scalaire 77
1.3.8. Formulation de Rayleigh-Sommerfeld pour la diffraction sur un écran planaire 80
1.3.9. Un exemple des effets de diffraction : le point de Poisson en lithographie par rayons X 83
1.4. Applications 87
1.4.1. Gamme optimale d'énergie de photon pour la lithographie par rayons X à haute résolution et par rayons X profonds 88
1.4.2. Effets de la diffraction de la lithographie de proximité 88
1.4.3. Nanostructures tridimensionnelles à haute résolution 94
1.4.4. Micro-usinage et procédé LIGA 99
1.5. Annexe 113
1.6. Bibliographie 113
Chapitre 2. Lithographie par nano-impression 121
Stefan Landis
2.1. De l'impression vers la nano-impression 121
2.2. La nano-impression en quelques mots 125
2.3. La fabrication du moule 131
2.4. La séparation du moule et de la résine après l'impression : le démoulage 136
2.4.1. La problématique 136
2.4.2. Adhésion et adhérence 138
2.4.3. Adhésion et propriété physico-chimique de surface 139
2.4.4. Le traitement de surface du moule 144
2.4.5. Le traitement de la résine 150
2.4.6. La caractérisation du démoulage 151
2.5. La problématique de l'épaisseur résiduelle en nano-impression 155
2.5.1. L'épaisseur résiduelle : une spécificité de la lithographie par nano-impression 155
2.5.2. Peut-on prédire la valeur de l'épaisseur résiduelle ? 156
2.5.3. Comment le procédé peut-il impacter la valeur de l'épaisseur résiduelle ? 163
2.6. Métrologie associée à la mesure de l'épaisseur résiduelle 170
2.6.1. Approche macroscopique : correspondance entre la couleur du film et son épaisseur 172
2.6.2. Approche microscopique 174
2.7. Quelques remarques sur le comportement mécanique du moule et les propriétés d'écoulement de la résine au cours du procédé de nano-impression 186
2.8. Conclusion 195
2.9. Bibliographie 196
Chapitre 3. Techniques lithographiques par microscopie à sonde locale 207
Vincent Bouchiat
3.1. Introduction 207
3.2. Présentation des microscopies à sonde locale 208
3.3. Principes généraux de la lithographie à sonde locale 209
3.4. Classification des techniques de structuration de surface par microscopies à sonde locale 210
3.4.1. Classification selon la nature physique de l'interaction 212
3.4.2. Comparaison avec les techniques concurrentes de lithographie avancées 212
3.4.3. Perspectives de développement industriel 215
3.5. Techniques lithographiques par réalisation d'un masque en résine polymère 216
3.5.1. Insolation de résine polymère par faisceau d'électrons 217
3.5.2. Développements de résines dédiées pour la nanolithographie AFM 218
3.5.3. Lithographie par indentation mécanique 219
3.6. Techniques lithographiques par interaction d'oxydoréduction 222
3.6.1. Fabrication directe par dépôt de matière induite par microscopie STM 222
3.6.2. Anodisation locale sous la pointe d'un AFM 225
3.7. Techniques lithographiques «passives» 235
3.7.1. Lithographie par pointe encreuse (dip-pen) 235
3.7.2. Technique par alignement d'un masque mécanique (stencil mask) 236
3.8. Conclusions et perspectives 237
3.9. Bibliographie 238
Chapitre 4. Lithographie et manipulation basées sur l'optique des nanostructures métalliques 243
Renaud Bachelot et Marianne Consonni
4.1. Introduction 243
4.2. Plasmons de surface 244
4.2.1. Rappel sur les plasmons de volume : définition 244
4.2.2. Plasmons de surface délocalisés 245
4.2.3. Plasmons de surface localisés 248
4.2.4. Application à la lithographie 251
4.3. Lithographie optique à plasmons localisés 252
4.3.1. Lithographie en champ proche par effet de pointe optique 252
4.3.2. Utilisation des résonances des nanoparticules 256
4.4. Lithographie optique à plasmons de surface délocalisés 258
4.4.1. Couplage entre nanostructures et plasmons de surface délocalisés 258
4.4.2. Lancement de plasmons de surface et interférences 259
4.5. Conclusions, discussions et perspectives 261
4.6. Bibliographie 262
Chapitre 5. Transfert de motifs par des procédés d'auto-assemblage 267
Claire Agrafeil, Karim Aissou, Thierry Baron, Martin Kogelschatz et Alina Pascale
5.1. Les copolymères à blocs : une technique nanolithographique de demain ? 267
5.2. Contrôle de l'auto-organisation des films de copolymères à blocs 269
5.3. Applications techniques des films de copolymères à blocs 273
5.4. Bibliographie 278
Chapitre 6. Métrologie pour la lithographie 281
Johann Foucher et Jérôme Hazart
6.1. Introduction 281
6.2. Notions de métrologie CD 282
6.2.1. L'étape de métrologie CD après une étape de lithographie 282
6.2.2. Quels sont les besoins métrologiques lors d'une étape de lithographie ? 283
6.3. La microscopie électronique à balayage (MEB) 286
6.3.1. Principe d'un SEM 286
6.3.2. Interactions électron-matière 290
6.3.3. Du signal à la mesure quantifiée 294
6.3.4. Conclusion partielle sur la microscopie électronique à balayage 297
6.4. La microscopie à force atomique tridimensionnelle (AFM3D) 298
6.4.1. Principe d'un AFM 298
6.4.2. Particularités de l'AFM tridimensionnel (AFM3D) 306
6.4.3. Conclusion partielle sur l'AFM3D 313
6.5. La diffractométrie optique de réseaux (ou scattérométrie) 314
6.5.1. Principe 316
6.5.2. Un exemple : caractérisation par ellipsométrie de la lithographie après développement 319
6.5.3. Avantages et inconvénients 326
6.5.4. Analyse des mesures optiques 326
6.5.5. Les spécificités de la métrologie CD par scattérométrie 334
6.5.6. Implémentation de la scattérométrie : R&D versus production 336
6.5.7. Les nouveaux champs de la scattérométrie 339
6.6. Quelle technique est la plus adaptée à la lithographie ? 339
6.6.1. Corrélation de techniques 340
6.6.2. Calibrage de techniques 340
6.6.3. Développement de procédé 342
6.6.4. Evaluation de dégradations morphologiques engendrées par le faisceau d'électrons primaires d'un CD-SEM 342
6.7. Bibliographie 344
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La nanolithographie [texte imprime] / Stefan Landis, Directeur de publication, rédacteur en chef . - Paris : Hermès - Lavoisier, cop. 2010 . - (351-VI p.) : ill. ; 24 cm. - ( Traité EGEM) . ISBN : 978-2-7462-2446-9 Trad. sous le titre : "Nano-lithography"
Bibliogr. en fin de chapitres. Notes bibliogr. Index Langues : Français | Mots-clés : | Lithographie par faisceau d'électrons Lithographie par rayons X Lithographie:mesure Plasmons Copolymères | | Index. décimale : | 621.381 | | Résumé : | Alors que le nano-monde s'ouvre à nous, les chercheurs ont disposés ces dernières années d'un magnifique terrain de jeu pour mettre au point de nouvelles technologies destinées à façonner cet espace des nanos. Au delà des défis scientifiques qu'elles représentent, elles apparaissent comme indispensables pour transposer la miniaturisation opérée pour la micro-électronique dans d'autres champs applicatifs, laissant entrevoir l'émergence de nouvelles fonctionnalités. Bien plus qu'un recueil d'articles, cet ouvrage aborde aussi bien les principes physiques que les enjeux techniques et scientifiques de ces principales approches alternatives de nano-lithographie.
Destinés aux ingénieurs et chercheurs novices, cet ouvrage permettra également aux lecteurs plus expérimentés de parfaire leurs connaissances sur | | Note de contenu : |
Préface. Les imagiciens. L'alchimie de la représentation des origines à la nanosphère 15
Jörge de Sousa Noronha
Introduction. Enjeux de la lithographie 21
Michel Brillouët
Chapitre 1. Lithographie par rayons X : fondamentaux et applications 31
Gianluca Grenci, Benedetta Marmiroli, Filippo Romanato et Massimo Tormen
1.1. Introduction 31
1.2. Le principe de la lithographie par rayons X 35
1.2.1. Système d'exposition pour la XRL 37
1.2.2. Les propriétés du rayonnement synchrotron 40
1.2.3. XRL profonde et à haute résolution 43
1.2.4. Exemples de lignes de lumière à rayons X 43
1.2.5. Scanner (photorépéteur à balayage)/photorépéteur 48
1.2.6. Le masque 49
1.3. La physique de la lithographie par rayons X 56
1.3.1. Comment les valeurs de phase et d'intensité peuvent-elles être diminuées par l'interaction avec la matière ? 56
1.3.2. La lithographie par rayons X : une technique d'impression par transfert d'ombres 60
1.3.3. Absorption des rayons X dans la résine et mécanismes physiques de son exposition 63
1.3.4. Modèle physique de la perte d'énergie dans les résines 68
1.3.5. Les effets de la diffraction pour la lithographie par rayons X 73
1.3.6. Cohérence du rayonnement synchrotron par les dispositifs d'aimants de courbure 74
1.3.7. Formulation de base de la théorie de diffraction dans un champ scalaire 77
1.3.8. Formulation de Rayleigh-Sommerfeld pour la diffraction sur un écran planaire 80
1.3.9. Un exemple des effets de diffraction : le point de Poisson en lithographie par rayons X 83
1.4. Applications 87
1.4.1. Gamme optimale d'énergie de photon pour la lithographie par rayons X à haute résolution et par rayons X profonds 88
1.4.2. Effets de la diffraction de la lithographie de proximité 88
1.4.3. Nanostructures tridimensionnelles à haute résolution 94
1.4.4. Micro-usinage et procédé LIGA 99
1.5. Annexe 113
1.6. Bibliographie 113
Chapitre 2. Lithographie par nano-impression 121
Stefan Landis
2.1. De l'impression vers la nano-impression 121
2.2. La nano-impression en quelques mots 125
2.3. La fabrication du moule 131
2.4. La séparation du moule et de la résine après l'impression : le démoulage 136
2.4.1. La problématique 136
2.4.2. Adhésion et adhérence 138
2.4.3. Adhésion et propriété physico-chimique de surface 139
2.4.4. Le traitement de surface du moule 144
2.4.5. Le traitement de la résine 150
2.4.6. La caractérisation du démoulage 151
2.5. La problématique de l'épaisseur résiduelle en nano-impression 155
2.5.1. L'épaisseur résiduelle : une spécificité de la lithographie par nano-impression 155
2.5.2. Peut-on prédire la valeur de l'épaisseur résiduelle ? 156
2.5.3. Comment le procédé peut-il impacter la valeur de l'épaisseur résiduelle ? 163
2.6. Métrologie associée à la mesure de l'épaisseur résiduelle 170
2.6.1. Approche macroscopique : correspondance entre la couleur du film et son épaisseur 172
2.6.2. Approche microscopique 174
2.7. Quelques remarques sur le comportement mécanique du moule et les propriétés d'écoulement de la résine au cours du procédé de nano-impression 186
2.8. Conclusion 195
2.9. Bibliographie 196
Chapitre 3. Techniques lithographiques par microscopie à sonde locale 207
Vincent Bouchiat
3.1. Introduction 207
3.2. Présentation des microscopies à sonde locale 208
3.3. Principes généraux de la lithographie à sonde locale 209
3.4. Classification des techniques de structuration de surface par microscopies à sonde locale 210
3.4.1. Classification selon la nature physique de l'interaction 212
3.4.2. Comparaison avec les techniques concurrentes de lithographie avancées 212
3.4.3. Perspectives de développement industriel 215
3.5. Techniques lithographiques par réalisation d'un masque en résine polymère 216
3.5.1. Insolation de résine polymère par faisceau d'électrons 217
3.5.2. Développements de résines dédiées pour la nanolithographie AFM 218
3.5.3. Lithographie par indentation mécanique 219
3.6. Techniques lithographiques par interaction d'oxydoréduction 222
3.6.1. Fabrication directe par dépôt de matière induite par microscopie STM 222
3.6.2. Anodisation locale sous la pointe d'un AFM 225
3.7. Techniques lithographiques «passives» 235
3.7.1. Lithographie par pointe encreuse (dip-pen) 235
3.7.2. Technique par alignement d'un masque mécanique (stencil mask) 236
3.8. Conclusions et perspectives 237
3.9. Bibliographie 238
Chapitre 4. Lithographie et manipulation basées sur l'optique des nanostructures métalliques 243
Renaud Bachelot et Marianne Consonni
4.1. Introduction 243
4.2. Plasmons de surface 244
4.2.1. Rappel sur les plasmons de volume : définition 244
4.2.2. Plasmons de surface délocalisés 245
4.2.3. Plasmons de surface localisés 248
4.2.4. Application à la lithographie 251
4.3. Lithographie optique à plasmons localisés 252
4.3.1. Lithographie en champ proche par effet de pointe optique 252
4.3.2. Utilisation des résonances des nanoparticules 256
4.4. Lithographie optique à plasmons de surface délocalisés 258
4.4.1. Couplage entre nanostructures et plasmons de surface délocalisés 258
4.4.2. Lancement de plasmons de surface et interférences 259
4.5. Conclusions, discussions et perspectives 261
4.6. Bibliographie 262
Chapitre 5. Transfert de motifs par des procédés d'auto-assemblage 267
Claire Agrafeil, Karim Aissou, Thierry Baron, Martin Kogelschatz et Alina Pascale
5.1. Les copolymères à blocs : une technique nanolithographique de demain ? 267
5.2. Contrôle de l'auto-organisation des films de copolymères à blocs 269
5.3. Applications techniques des films de copolymères à blocs 273
5.4. Bibliographie 278
Chapitre 6. Métrologie pour la lithographie 281
Johann Foucher et Jérôme Hazart
6.1. Introduction 281
6.2. Notions de métrologie CD 282
6.2.1. L'étape de métrologie CD après une étape de lithographie 282
6.2.2. Quels sont les besoins métrologiques lors d'une étape de lithographie ? 283
6.3. La microscopie électronique à balayage (MEB) 286
6.3.1. Principe d'un SEM 286
6.3.2. Interactions électron-matière 290
6.3.3. Du signal à la mesure quantifiée 294
6.3.4. Conclusion partielle sur la microscopie électronique à balayage 297
6.4. La microscopie à force atomique tridimensionnelle (AFM3D) 298
6.4.1. Principe d'un AFM 298
6.4.2. Particularités de l'AFM tridimensionnel (AFM3D) 306
6.4.3. Conclusion partielle sur l'AFM3D 313
6.5. La diffractométrie optique de réseaux (ou scattérométrie) 314
6.5.1. Principe 316
6.5.2. Un exemple : caractérisation par ellipsométrie de la lithographie après développement 319
6.5.3. Avantages et inconvénients 326
6.5.4. Analyse des mesures optiques 326
6.5.5. Les spécificités de la métrologie CD par scattérométrie 334
6.5.6. Implémentation de la scattérométrie : R&D versus production 336
6.5.7. Les nouveaux champs de la scattérométrie 339
6.6. Quelle technique est la plus adaptée à la lithographie ? 339
6.6.1. Corrélation de techniques 340
6.6.2. Calibrage de techniques 340
6.6.3. Développement de procédé 342
6.6.4. Evaluation de dégradations morphologiques engendrées par le faisceau d'électrons primaires d'un CD-SEM 342
6.7. Bibliographie 344
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