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Les résines épaisses


Les résines épaisses


• Résines épaisses pour la gravure sèche DRIE :

Dans certains cas de gravure sèche DRIE où il est nécessaire de percer le wafer de silicium (soit 500 µm), la résine servant de masque doit avoir une épaisseur de plusieurs microns (6 µm typiquement). On utilise alors des résines de viscosité d’environ 25 fois plus importante que les résines positives étalées à 1 µm. Pour ces étapes, nous utilisons la résine SPR 220 7.0 ou encore la résine AZ 9260.

Structures gravées_Résines épaisses

Exemple de structures gravées dans du Si avec un masque de résine AZ 9260



• Résines épaisses pour l’électroformage
: la technologie LIGA UV

Une technique particulière pour fabriquer des micro-objets consiste à combiner la photolithographie UV d’une résine épaisse avec le dépôt d’un métal par électrochimie : il s’agit de la technologie LIGA UV que nous utilisons à FEMTO-ST depuis 1993*.

* W. Daniau, S. Ballandras, P. Berçot, D. Hauden « Metallic microdevices fabricated by deep-etch UV lithography », Materials Science and Engineering A160 p. L5-L8 1993.

Le but est d’obtenir un objet relativement épais, donc le moule polymère doit être fabriqué à partir d’une résine visqueuse. Pour les objets jusqu’à environ 50 µm, nous utilisons la résine AZ 9260 (viscosité 520 cSt), et au-delà la résine SU-8 2075 (viscosité 22 000 cSt), ainsi que sa version modifiée la KMPR 1050 (viscosité 13 000 cSt).

On a l’habitude d’associer aux motifs de résine et de nickel un nombre, le facteur de forme (ou Aspect Ratio en anglais), défini en divisant la hauteur du motif par sa plus petite largeur :

Facteur de forme_Résines épaisses1



La plus petite largeur lmin théorique que l’on peut obtenir est limitée par la diffraction de Fresnel :

Equation diffraction Fresnel_Résines épaisses


λ est la longueur d’onde, g est la séparation entre le masque et la résine et h est la hauteur de résine.


Les facteurs de forme théoriques maximaux que l’on peut atteindre pour un motif de résine sont donc donnés par :

Facteur de forme théorique



Voici la représentation graphique de cette équation pour un plaquage parfait (g = 0 et λ = 0.365 µm) :

Facteur de forme_Résines épaisses_1

Facteurs de forme théoriques maximaux d’un motif de résine en fonction de sa hauteur
Représentation en haut : jusqu’à 1 mm, en bas : jusqu’à 10 µm



A noter que cette notion de facteur de forme n’est pas réservée uniquement aux résines très épaisses et que l’on peut exprimer des facteurs de forme pour des résines fines. Mais réussir un facteur de forme élevé reste lié au choix de l’outil utilisé pour structurer la résine dans toute son épaisseur.

Voici quelques exemples de résines structurées :

Résine AZ9260_Résines épaisses

Résine AZ 9260 : épaisseur 60 µm

Résine SU8_Résines épaisses

Résine SU-8 : épaisseur 100 µm
(vue au microscope optique)

Résine KMPR 1050_Résines épaisses

Résine KMPR 1050 : épaisseur 210 µm, côté des petits carrés 50 µm

Résine KMPR_2-Résines épaisses

Résine KMPR 1050 en 2 niveaux : 750 µm (400 pour le 1er et 350 pour le 2ème)