Materials and processes in UV-assisted nanoimprint lithography

International audienceNanoimprint lithography (NIL), first proposed by S. Chou in 1995 [1], is a high resolution and high throughput lithography technique based on the mechanical deformation of a resist layer with a stamp (or mold) presenting a surface topography (including eventually three-dimensional (3D) features). A schematic of this technique is shown in Figure 1.1. After the pattern formation, the polymer layer may be used as a resist mask for additional processing steps (transfer etching in the substrate, ion implantation, material deposition, lift-off . . .), or this layer may be used as it is, as a functional material. A residual resist layer is always observed under the mold protrusions after imprinting. This layer can be removed with an anisotropic 'breakthrough' plasma etching step to obtain a conventional lithography resist mask [...

Lithographie de nouvelle génération par nanoimpression assistée par UV: étude et développement de matériaux et procédés pour l'application microélectronique

La nanoimpression assistée par UV (UV-NIL) est une technique de lithographie émergente permettant de fabriquer des motifs de très petites dimensions (de l'ordre du nanomètre) par simple pressage d'un moule transparent et nanostructuré dans une résine fluide. Ce pressage est suivi par un flash de rayonnements UV qui photo polymérise la résine. En raison de son fort potentiel, l'UV-NIL est considéré comme un candidat possible pour réaliser l'étape lithographique dans la fabrication des circuits intégrés du futur. La résine peut être déposée, soit par dispense de microgouttelettes, soit en film mince par centrifugation ("spin-coating"). C'est cette dernière variante qui a été étudiée pendant cette thèse. Pour cela, nous avons d'abord développé les procédés de fabrication de moule dans de la silice et élaboré des formulations de résine adaptées à l'UV-NIL. Nous nous sommes ensuite concentrés sur les critères d'intégration de l'UV-NIL en microélectronique, et plus particulièrement sur l'évaluation des étapes de pressage, sous différentes conditions expérimentales, et de gravure post-lithographique, avec divers plasmas. Nous avons démontré que l'UV-NIL par "spin-coating" permet d'accéder à de bonnes performances lithographiques, en terme d'uniformité d'épaisseur de résine résiduelle en fond de motifs, sous certaines conditions de géométrie de motifs (taille, densité...)The UV curing nanoimprint lithography (UV-NIL) is a next generation lithography technique that can produce very tinny patterns (in the nanometer scale) by a simple imprinting step performed with a patterned and transparent template in a flowable resist. This imprinting step is then followed by a UV flash that cures the resist. Due to its high potential in replicating patterns with high resolution, UV-NIL is considered nowadays as a possible candidate to perform the lithographic step in the next generation integrated circuits. In UV-NIL, the resist can either be deposited by a drop-dispense system or by spin-coating. During this Ph.D., the spin-coating approach was chosen. At first, some template fabrication processes and a UV-NIL dedicated resist were developed. Then, the integration criteria of UV-NIL in the microelectronics industry were investigated, and more precisely the imprinting and the cured resist etching steps. Finally, it was demonstrated that the UV-NIL spin-coating approach can replicate patterns under certain conditions on the patterns geometry (size and density) to reach a low and uniform residual layer thickness.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Wind Measurement Based on MEMS Micro-Anemometer With High Accuracy Using ANN Technique

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Conception et caractérisation de microsystèmes électromécaniques (étude et fiabilité des capacités accordables des MEMS RF)

Les microsystèmes électromécaniques radiofréquence (MEMS RF) sont devenus ces dernières années des composants très prometteurs pour l amélioration des performances des circuits hyperfréquences. La possibilité de les intégrer avec des dispositifs classiques CMOS est aussi un avantage décisif. Par contre, la fiabilité des composants MEMS RF constitue le problème le plus important qui empêche souvent leur industrialisation. Dans ce mémoire une étude du fonctionnement des composants MEMS RF capacitifs est effectuée. Nous présentons la technologie compatible CMOS adoptée pour leur réalisation et les problèmes de fiabilité liés à cette technologie. Les outils de caractérisation spécifiques à l étude de la fiabilité sont décrits. Nous proposons une modélisation analytique du comportement électromécanique qui est comparée aux analyses par éléments finis des modèles 3D des MEMS RF capacitifs. Les tests électriques des capacités accordables ont révélé divers problèmes de fiabilité, telle qu une dépendance temporelle des caractéristiques électro-mécaniques et une forte sensibilité à la température. Le rôle de l environnement de mesure et les difficultés qui en résultent sur l interprétation des résultats expérimentaux sont également mise en évidence.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocGRENOBLE INP-Phelma (381852301) / SudocSudocFranceF

Sondes pariétales de type MEMS en technologie silicium (applications au contrôle des écoulements)

Cette thèse a pour but d'exploiter au mieux les technologies MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) pour la conception, la fabrication et la caractérisation de capteurs pariétaux indispensables pour le contrôle des écoulements en mécanique des fluides. Les trois grandeurs physiques intéressantes sont: le frottement à la paroi, les fluctuations de pression et de température. Les applications visées se situent au niveau du contrôle actif de la turbulence. Le but est d'agir localement et rapidement sur les points de formation de turbulence et d'en limiter la propagation. En déterminant ces points de turbulence, et en appliquant l'action appropriée, on peut diminuer la traînée pour les avions, et par conséquent, leur consommation. La faisabilité d'un tel contrôle exige la disponibilité de micro actionneurs, mais surtout de capteurs susceptibles d'être installés à la paroi, de ne pas perturber l'écoulement et de renseigner ponctuellement et instantanément sur l'état de l'écoulement. Nous présentons une technologie innovante " multi-capteurs mono-puce " basée sur le collage de plaques SOI. Après avoir rappelé quelques de bases de microfluidique, un cahier des charges des différents capteurs est établi, puis des simulations numériques sont effectuées afin d'optimiser les géométries des capteurs. Une grande partie de ce travail est consacrée au développement et réalisation technologique. Pour finir, des mesures de caractérisations électriques ont été menées pour les capteurs de frottement pariétal.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocGRENOBLE INP-Phelma (381852301) / SudocSudocFranceF

A simple wall shear stress sensor in polycrystalline silicon: electrical and thermal considerations

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Fil chaud dans une microcavité et capteur de pression en technologie MEMS

National audienceIn this paper we present a new technology for wall shear stress integrated sensor fabrication. Thanks to the use of appropriate SOI wafers and wafer bonding technique, we found out an innovative technology that provides ultraminiaturized array-sensors needed in numerous microfluidic applications