Recette de procédé SU-8 (spin-coating, soft bake, dose, PEB, développement)

Deux natures d’information sont volontairement distinguées. Le soft bake, le PEB et le développement sont **lus** dans une table publiée : ce sont des valeurs du fabricant, pas des calculs. La dose corrigée et le temps d’exposition sont **calculés**, mais uniquement par des opérations exactes. Une multiplication par un facteur tabulé, puis une division par une irradiance que vous mesurez. Aucune interpolation n’intervient dans ces paramètres de recette ni dans ces calculs, l’interpolation. Quand elle existe, ne concerne que la vitesse de rotation, et elle est déclarée comme telle.

La dose recommandée par les fiches suppose un substrat de silicium. Sur un substrat réfléchissant, une partie de l’UV traverse la résine, se réfléchit sur l’interface et repasse dans le film : l’énergie réellement absorbée diffère de l’énergie émise par la lampe. Les fiches SU-8 2000 publient un multiplicateur pour compenser, 1,5× pour le verre. Le Pyrex et l’ITO, 1,5 à 2× pour l’or, l’aluminium, le cuivre, le nickel et le titane. Cet outil applique automatiquement ce facteur et affiche la dose avant et après correction. Quand la fiche donne un intervalle plutôt qu’une valeur, c’est que la réflectivité dépend de l’état de surface : commencez alors par la borne basse et affinez par une matrice d’exposition.

L’épaisseur obtenue dépend de la vitesse de rotation, mais les fiches ne présentent pas toutes cette relation de la même façon, et cet outil ne traite pas les deux cas de la même manière. Pour la série classique, chaque fiche publie une **table** de trois vitesses par produit : les valeurs sont exactes, et une interpolation entre deux points exacts est signalée comme telle. Pour la série SU-8 2000, la relation n’existe qu’en **figure** : les marqueurs ont été relevés, et l’erreur de cette lecture a été mesurée plutôt que supposée. La fiche SU-8 2-25 publiant à la fois une figure et une table pour les mêmes produits, la procédure de relevé y a été appliquée puis confrontée aux valeurs exactes. Résultat : jusqu’à 13 % d’écart au-dessus de 10 µm, mais jusqu’à 33 % en dessous. Là où la courbe s’écrase près de l’axe. L’incertitude annoncée est donc de 15 %, arrondie au-dessus du pire écart mesuré, et aucune vitesse n’est proposée sous 10 µm pour cette série. Chaque résultat indique sa provenance : valeur tabulée, interpolation entre points exacts, ou relevé de figure.

Une fiche technique ne peut pas donner un temps d’exposition, parce que le temps n’est pas une propriété de la résine. Ce que la résine impose, c’est une **dose** : une quantité d’énergie par unité de surface, en mJ/cm². Le temps nécessaire pour la délivrer dépend entièrement de l’intensité de votre source, une même dose de 150 mJ/cm² demande 15 secondes sous une lampe mesurée à 10 mW/cm², et deux fois moins sous une lampe deux fois plus intense. C’est pourquoi le champ d’irradiance est facultatif : si vous ne l’avez pas mesurée, l’outil vous donne la dose et s’arrête là, plutôt que d’inventer un temps. Mesurez-la au radiomètre en i-line (365 nm), qui est la longueur d’onde de référence des fiches SU-8.

Soft bake

· Cuisson après enduction, qui évapore le solvant et densifie le film. Trop court, le film reste mou et colle au masque ; trop long, il devient cassant et adhère mal.

Exposition

· Insolation UV qui, dans une résine négative comme le SU-8, forme un acide fort dans les zones éclairées. Le motif n’est pas encore figé à ce stade.

PEB (recuit post-exposition)

· Cuisson qui déclenche la réticulation catalysée par l’acide formé pendant l’exposition. C’est elle qui rend les zones exposées insolubles, un PEB insuffisant produit des motifs qui se décollent au développement.

Développement

· Dissolution des zones non réticulées. Les temps publiés sont approximatifs, la vitesse de dissolution dépendant fortement de l’agitation et de la température.

Dose

· Énergie par unité de surface, en mJ/cm². Propriété de la résine et de l’épaisseur, indépendante de l’équipement.

Irradiance

· Puissance par unité de surface délivrée par la lampe, en mW/cm². Propriété de votre équipement, à mesurer au radiomètre.

Il ne couvre pas les séries SU-8 3000, TF 6000, xft et dfr. Ni les SU-8 2100/2150, faute d’avoir pu consulter leurs fiches de procédé sur leur source primaire. Les intégrer depuis une source secondaire contredirait la règle que ce projet s’impose. Il ne propose pas de vitesse de rotation sous 10 µm pour la série SU-8 2000 : la validation croisée y a mesuré jusqu’à 33 % d’écart de lecture, ce qui rend le chiffre inexploitable. Enfin, il ne remplace pas une matrice d’exposition : les fiches elles-mêmes présentent leurs valeurs comme un point de départ à optimiser, pas comme une recette validée pour un procédé particulier.

C’est le point qui distingue cet outil des calculateurs SU-8 existants, et il n’est pas cosmétique. La plage 25–40 µm est couverte par **deux fiches techniques différentes** : celle des formulations fines de la série SU-8 2000 (2000.5 à 2015) et celle des formulations épaisses (2025 à 2075). Elles ne donnent pas le même soft bake, 4 à 5 minutes à 95 °C pour la première, 5 à 6 minutes pour la seconde. Un calculateur qui demanderait seulement « quelle épaisseur voulez-vous ? » devrait trancher entre les deux, et trancherait donc arbitrairement pour la moitié de ses utilisateurs. En demandant d’abord le produit, la question ne se pose plus : la fiche à consulter est déterminée, et la recette avec elle. La même logique vaut pour la série classique, dont les tables sont indexées produit par produit.

Les fiches techniques ne sont pas des extraits d’une base de données unique : ce sont des documents distincts, publiés à des dates différentes, pour des formulations différentes, et validés sur des procédés différents. Deux fiches qui se recouvrent en épaisseur n’ont aucune raison de concorder exactement : elles décrivent des résines dont la viscosité, le taux de solides et le comportement au séchage diffèrent. Quand un écart existe, cet outil ne l’arbitre pas et ne le masque pas : il affiche la valeur de la fiche correspondant à votre produit, cite la révision exacte de ce document, et signale que d’autres produits couvrent la même épaisseur. À vous de savoir quelle résine se trouve réellement dans votre flacon.