Résine photosensible
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Introduction

La résine photosensible (appelée aussi photorésine et parfois photorésist) est un matériau photosensible utilisé dans de nombreux procédés industriels, comme la photolithographie ou la photogravure afin de former un revêtement protecteur ajouré à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) d'un substrat.

Classes de résines photosensibles

Les résines photosensibles peuvent être classées en deux groupes, les « résines » positives et les « résines » négatives :

  • une « résine » positive est un type de résine photosensible (La résine photosensible (appelée aussi photorésine et parfois photorésist) est un matériau photosensible utilisé dans de nombreux procédés industriels,...) pour laquelle la partie exposée à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) devient soluble au révélateur et ou la portion de résine photosensible non exposée reste insoluble.
  • un « résine » négative est un type de résine photosensible pour laquelle la partie exposée à la lumière devient insoluble au révélateur et ou la portion de résine photosensible non exposée reste soluble.

Exposition à un faisceau d'électrons

Les résines photosensibles peuvent aussi être exposées à des faisceaux d'électrons, ce qui produit les mêmes résultats que l'exposition à la lumière. La différence principale est que lorsque les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent,...) sont absorbés, l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) est déposée en une seule fois, alors que les électrons déposent leur énergie graduellement et diffusent dans la résine photosensible durant le processus. Comme pour les longueurs d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) de hautes énergies, de nombreuses transitions sont excitées par les faisceaux d'électrons, et le chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) et le dégagement gazeux sont également concernés. L'énergie de dissociation pour une liaison C-C est de 3,6 eV. Les électrons secondaires générés par le rayonnement ionisant (Un rayonnement ionisant est un rayonnement qui produit des ionisations dans la matière qu'il traverse. Pour les rayons ionisants, il y a beaucoup d'usages pratiques, mais ces rayons sont aussi dangereux...) primaire ont des énergies suffisantes pour dissocier cette liaison, provoquant sa rupture. De plus, les électrons de faible énergie ont un temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) d'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) plus long avec la résine photosensible en raison de leur vitesse (On distingue :) plus faible. La scission coupe le polymère initial en segments de plus faibles masses moléculaires, plus susceptibles d'être dissoutes dans un solvant.
Il n'est pas habituel d'utiliser des résines photosensibles pour une exposition à un faisceau d'électrons. La lithographie à faisceau d'électrons utilise des résine spécialement conçus pour cet usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.).

Absorption des UV et des longueurs d'ondes plus courtes

Les résines photosensibles sont habituellement utilisées à des longueurs d'ondes dans le spectre ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des...) ou plus courtes encore (< 400 nm). Ainsi par exemple, le DNQ absorbe entre 300 et 450 nm approximativement. Les bandes d'absorption peuvent êtres assignées aux transitions n-p* (S0-S1) et p-p* (S1-S2) dans la molécule de DNQ [1]. Dans l'ultraviolet lointain, la transition électronique π-π* dans le benzène [2] ou dans les chromophores à doubles-liaisons carbonées [3] se situent autour de 200 nm. Comme la plupart des transitions d'absorption nécessitent de plus grandes différences d'énergies, l'absorption tend à croître avec les longueurs d'ondes les plus courtes (c'est-à-dire, présentant une plus grandes énergie). Les photons dont l'énergie est supérieure au potentiel d'ionisation de la résine photosensible (soit typiquement de l'ordre de 8 eV) peuvent aussi relâcher des électrons pouvant être responsables d'une exposition supérieure de la résine. De 8 à 20 eV environ, la photoionisation des électrons « de valence » externes est le principal mécanisme d'absorption [4]. Au-delà de 20 eV, l'ionisation des électrons internes et les transitions Auger deviennent plus importantes. L'absorbtion de photons commence à décroître lorsque l'on approche de la région des rayons X, lorsque de moins en moins de transitions Auger sont autorisées pour les énergies photoniques les plus élevées relativement. L'énergie absorbée peut induire d'autres réactions et est finalement dissipée sous forme de chaleur. Cela est associé avec le dégagement de gaz et la contamination issue de la résine photosensible.

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