Résines pour la photolithographie UV-profonde à base de solutions aqueuses de polysaccharides issus de la biomasse

Resists for deep-UV photolithography based on aqueous solutions of biomass-derived polysaccharides

• Auteur / Autrice : Olha Sysova
• Direction : Olivier Soppera, Jean-Louis Leclercq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance le 08/09/2023
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Science des Matériaux de Mulhouse - Institut de Science des Matériaux de Mulhouse / IS2M

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éco-matériaux

Résines photosensibles

Applications industrielles

Chitosane

Photolithographie

Mots clés libres

Photolithographie

Chitosane

Photosensible

UV-profond

Matériaux biosourcés

Micro-motifs

Photolithograpy

Chitosan

Photoresist

Deep-UV

Biosourced materials

Micropatterning

Résumé

L'objectif de cette étude est de remplacer les résines photosensibles conventionnelles en micro/nanofabrication par une résine biosourcée, répondant ainsi au besoin de processus technologiques durables dans toutes les industries, y compris la microélectronique. Le chitosane, dérivé de la chitine, a été choisi en raison de sa capacité à former des films, de sa solubilité dans l'eau, de sa non-toxicité et de sa bonne adhérence aux substrats en silicium. L'interaction entre le chitosane et le rayonnement UV profond (193 nm) a été étudiée à l'aide de diverses techniques de caractérisation, ce qui a permis de proposer un mécanisme de modification photoinduite entraînant un changement de solubilité du polymère. En utilisant du chitosane comme résine et de l'eau déionisée comme développeur, des structures micrométriques et submicrométriques ont été obtenues avec succès. L'optimisation du processus a été réalisée en introduisant des agents photosensibles et en modifiant les conditions atmosphériques afin d'améliorer la résolution, la sensibilité et la reproductibilité des résultats.Dans l'ensemble, ce travail démontre que le chitosane est un candidat prometteur pour l'obtention de motifs micrométriques avec une bonne photosensibilité, ce qui en fait une alternative viable aux résines conventionnelles.

The objective of this thesis is to replace conventional photoresists in micro/nanofabrication by a bio-sourced resist, addressing the need for sustainable technological processes across industries, including microelectronics. Chitosan, derived from chitin, was selected due to its film-forming capabilities, water-solubility, non-toxicity, and good adherence to silicone substrates. The interaction between chitosan and Deep-UV (193 nm) was investigated through various characterization techniques, leading to the proposal of a photoinduced modification mechanism resulting in a solubility switch of the polymer. Using non-modified chitosan as a resist and deionized water as a developing agent, micrometric and sub-micrometric features were successfully achieved. Process optimization was performed by introducing photosensitive agents and altering atmospheric conditions to enhance resolution, sensitivity, and result reproducibility.Overall, this work demonstrates that chitosan is a promising candidate for obtaining micrometric features with acceptable photosensitivity, positioning it as a viable alternative to conventional resists.