Résine photosensible - Définition

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 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 pour laquelle la partie exposée à la lumière 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 sont absorbés, l'énergie 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 de hautes énergies, de nombreuses transitions sont excitées par les faisceaux d'électrons, et le chauffage 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 primaire ont des énergies suffisantes pour dissocier cette liaison, provoquant sa rupture. De plus, les électrons de faible énergie ont un temps d'interaction plus long avec la résine photosensible en raison de leur vitesse 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.

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 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.