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RÉSUMÉ
La miniaturisation joue un rôle de plus en plus important dans l’industrie de la microélectronique, mais elle est également utilisée en télécommunication, en microbiotique ou encore en chimie. Cet article propose tout d’abord quelques définitions et une classification des méthodes. La méthode de l’analyse de procédés (corrélation géométrique, aspect rhéologique, choix du polymère et finition du profil) est proposée. La fabrication des moules est ensuite passée en revue : écriture et gravure de motifs, traitement de surface et duplication de moule. L’évaluation de performance est analysée au travers de la résolution, de l’homogénéité, du contrôle de dimension critique, du précision de positionnement, etc.
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INTRODUCTION
La miniaturisation est un concept moteur qui a conduit l'industrie de la microélectronique, depuis ces vingt dernières années, à augmenter le taux d'intégration jusqu'à 100 millions de transistors par puce, avec une taille minimale de traits proche de 100 nm. La miniaturisation est aussi un concept de grande envergure. Elle joue un rôle de plus en plus important pour la réalisation d'autres types de composants utilisés dans la télécommunication, la microrobotique, la chimie, la biologie et la recherche biomédicale.
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Analyse de procédés
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2. Classification des méthodes
2.1 Lithographie par nanoimpression
2.1.1 Nanoimpression thermique
On dépose d'abord une couche fine de polymère thermoplastique (résine) sur un substrat (échantillon) avec une tournette (cf. figure 2). Après chauffage du moule jusqu'à une température supérieure à celle de la transition vitreuse du polymère (Tg), celui-ci est alors pressé contre la couche de polymère avec une pression maintenue suffisamment grande. Ensuite, le système est refroidi et la pression est relâchée. Après séparation du moule, les motifs du moule imprimés dans la couche de polymère sont transférés dans l'épaisseur totale de la couche de polymère par une étape de gravure ionique réactive. Le profil final ainsi obtenu dans le polymère (résine) devrait être comparable à ceux obtenus par la photolithographie, utilisable dans la chaîne de micro et nanofabrication.
RIE : Reactive Ion Etching.
Une fois que la gravure est terminée, d'autres types de transfert plus conventionnels peuvent être appliqués. Un exemple de technique dite de transfert, (lift-off ), permettant de créer, via un dépôt métallique suivi d'une dissolution de résine, des motifs métalliques de très haute résolution sur un substrat, est présenté sur la figure 2.
La couche de polymère structurée par nanoimpression peut être transplantée sur un autre substrat, si la force d'adhésion de cette couche sur le nouveau substrat est plus importante que celle sur le substrat original. En particulier, une couche fine de polymère structurée peut être directement formée sur le moule par tournette. Après recuit, cette couche peut être transplantée, par nanoimpression thermique, sur un substrat vierge ou nanostructuré, à une température proche de la température de transition vitreuse du polymère. Notons que le point clé de cette expérience est d'avoir une énergie de surface du moule plus faible que celle du substrat, de sorte que le polymère va se détacher du moule et adhérer...
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Classification des méthodes
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RAI-CHOUDHURY (P.) (Ed.) - * - Handbook of Microlithography, Microfabrication and Microsystems, vol 1 & 2, SPEI Press (1997).
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(5) - BAO (L.R.), CHENG (X.), HUANG (X.D.), GUO (L.J.), PANG (S.W.), YEE (A.F.) - * - J. Vac. Sci. Technol. B 20, p. 2881 (2002).
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(6) - HAISMA (J.), VERHEIJEN (M.), VAN DEAN HEUVEL (K.), VAN DEN BERG (J.) - * - J. Vac. Sci. Technol. B 14, p. 4124 (1996).
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