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Article

1 - CONTEXTE

2 - LITHOGRAPHIE OPTIQUE : ENJEUX ET CHALLENGES

3 - EXPLOITATION DE L'OPTIQUE DE CHAMP PROCHE

4 - NANOPHOTOLITHOGRAPHIE EN CHAMP PROCHE

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : NM556 v1

Lithographie optique : enjeux et challenges
Nanophotolithographie en champ proche

Auteur(s) : Renaud BACHELOT

Date de publication : 10 oct. 2007

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RÉSUMÉ

L’exploitation de nanosources pour photostructurer la matière de façon contrôlée avec une résolution très inférieure à la longueur d’onde de la lumière, ouvre la voie à une approche prometteuse de nanolithographie utilisant les photons comme vecteurs d’écriture. Les applications visées vont bien au-delà du domaine de la microélectronique puisqu’elles concernent aussi bien le stockage optique haute densité que la manipulation de molécules.

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ABSTRACT

The use of nano-sources to induce a photostructure transformation of matter in a controlled manner, with a resolution much lower than the wavelength of light, paves the way for a promising approach to nanolithography which uses photons as a writing medium. The targeted applications go well beyond the field of microelectronics since they involve both high-density optical storage and molecular manipulation.

Auteur(s)

INTRODUCTION

L'exploitation de nanosources pour photostructurer la matière de façon contrôlée avec une résolution très inférieure à la longueur d'onde de la lumière, ouvre la voie à une approche prometteuse de nanolithographie utilisant les photons comme vecteurs d'écriture.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-nm556


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2. Lithographie optique : enjeux et challenges

La lithographie optique, aussi appelée photolithographie, est indiscutablement la méthode principale de fabrication de masse des circuits de la microélectronique. Elle consiste à graver sur un polymère photosensible des motifs à reproduire (circuits). Ce motif polymère est ensuite transféré sur le wafer de silicium sur lequel a été préalablement déposée la fine couche de polymère. Depuis les années 1970, cette technique a connu un certain nombre d'évolutions, décrites en détail dans la référence . Ces évolutions ont concerné :

  • la longueur d'onde de la lumière ;

  • les performances de la résine photosensible (matériaux, techniques de développement...) ;

  • la géométrie d'éclairage.

Les motivations sont nombreuses car la lithographie optique a permis de satisfaire trois conditions importantes : haute résolution, grande surface et faible coût. Concernant la géométrie d'éclairage, la figure 1 illustre la configuration la plus utilisée.

Elle consiste à projeter via un objectif à forte ouverture numérique, le motif d'un masque sur la surface de la résine photosensible.

Concernant la résolution, celle-ci est fondamentalement limitée, par le phénomène diffraction à une expression, connue sous l'appellation « limite d'Abbe », du nom du physicien Allemand qui a beaucoup travaillé sur la résolution de la microscopie optique et qui est à l'origine du développement des objectifs de microscopes modernes. Cette limite est λ/2nλ est la longueur d'onde de la lumière et n est l'indice de réfraction du milieu de propagation de la lumière.

Trois voies ont été explorées pour gérer cette limite.

i) La principale est la diminution de la longueur d'onde (cf. (Nano)structuration douce de surfaces...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - Bulletin MRS (Materials Research Society) -   Fabrication of sub-45 nm structures for the next generation of devices.  -  Vol. 30, n˚ 12, déc. 2005.

  • (2) - RONSE (K.) -   Optical lithography – a historical perspective.  -  C. R. Physique, doi : 10.1016/j.chry.2006.10.007 (2006).

  • (3) - SWITKES (M.), ROTHSCHILD (M.), KUNZ (R.R.), BAEK (S.-Y.), COLES (D.), YEUNG (M.) -   Immersion lithography : Beyond the 65 nm node with optics.  -  Microlithography World, p. 4, mai 2003.

  • (4) - COURJON (D.) -   Near-field microscopy and near-field optics.  -  Imperial College Press, Londre (2003).

  • (5) - NOVOTNY (L.), HECHT (B.) -   Principles of Nanooptics.  -  Cambridge Press (2007).

  • (6) - LOURTIOZ (J.M.), TCHELNOKOV (A.) -   Nanophotonique et Micro-Nanotechnologies.  -  Techniques de l'ingénieur. Nanotechnologies...

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