Amélioration de l’aspect de surface de la C

La surface de la CI doit être la plus plane possible avec un nombre de rupture de scellement le plus faible et sans défauts. Les paramètres de scellement du chapitre 3.6.2 permettent d’atteindre un niveau de planéité raisonnable (variation de niveau entre les cuves et les plots limité à 0,4µm). Par contre, deux autres types de défauts existent :

Un nombre de points microscopiques importants observables au microscope soupçonnés de générer de la diffusion.

Des points macroscopiques peu nombreux mais visibles à l’œil nu. La diminution de la densité de ses points est étudiée dans ce paragraphe.

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3.6.3.1. Elimination des points microscopiques

Les premières réalisations des couches interfaces monocouches laissent apparaître des défauts de surface qui prennent la forme d’une multitude de points.

figure 119 : défauts de surface sur la couche interface, à gauche image MEB de la couche interface, à droite image de la CI au microscope optique

Les premières réalisations de la CI sont effectuées sur un liner, c'est-à-dire un film de protection dont la fonction n’est que de protéger la couche de colle déposée sur les PET. Si à la fin du procédé de scellement (cf figure 90) le décollement est aisé, la surface de la CI (qui était au contact du liner) est imparfaite car parsemée de points (sans doute des creux), visibles sur la figure 119.

Afin de supprimer cette myriade de points qui peuvent générer de la diffusion, le dépôt de résine constituant la CI est réalisé sur un PET de qualité optique. Sa surface est parfaitement lisse, ce qui a pour effet d’éliminer les défauts de surface. Une CI bi-couche est présentée sur la figure 120, les défauts microscopiques ont disparu.

figure 120 : A gauche, image MEB du damier supérieur et de la CI (au fond des cuves) d’un empilement non-rempli ; à droite, image d’un premier niveau scellé au microscope optique. Sur les deux images il n’y

a pas de défauts perceptibles

3.6.3.2. Améliorations de l’aspect globale de la CI

Il est difficile de réaliser un scellement sur une large surface sans défauts apparents : une dizaine en général pour des surfaces de 13 cm² (cas des échantillons réalisés dans ce travail). Ces

150 défauts fragilisent la CI qui rompt à divers endroits durant les étapes de recuits SB et PEB effectuées dans la suite de la fabrication de l’empilement (le liquide se dilate, la pression augmente dans la cuve, la CI lâche si le défaut est important). La présence de poussière est initialement soupçonnée. En effet, les étapes de préparation du PET de support imposent le dépôt d’une couche de colle sur le verre, puis le laminage d’un PET avec une colle de faible pouvoir collant et enfin le laminage du PET support de la CI. A chacune de ces étapes des poussières peuvent être emprisonnées ce qui créer une déformation à la surface du PET support et donc sur la résine qui y est déposée. Plus la couche de résine est mince, plus elle est sensible à la moindre déformation.

Pour diminuer le nombre de défauts, il est donc nécessaire de réduire le nombre d’étapes en simplifiant le procédé de fabrication de la CI. Plusieurs pistes sont explorées, elles sont décrites ci- dessous.

Collage électrostatique :

Une première idée consiste à charger électro-statiquement la surface du verre support et de déposer le PET directement sur le verre par laminage.

Cette méthode fonctionne pour un seul dépôt par spin mais elle supporte mal le recuit SB puis PEB, le PET se décolle. Ce n’est donc pas adapté à un procédé de fabrication bi-couche où 3 recuits sont réalisés (1 SB et 1 HB pour la CI1 et 1 SB pour la CI2 avant le scellement).

Collage par aspiration :

La seconde idée testée se résume à plaquer le PET sur le verre par dépression en utilisant le système d’aspiration du support de la centrifugeuse. Celui-ci est doté d’un réseau de canaux concentriques qui aspirent l’air et plaque le wafer uniformément.

Pour que le PET tienne, il est nécessaire de faire passer l’air au travers du wafer. Celui-ci est donc troué en plusieurs endroits (avec une sableuse). Le wafer choisi a une épaisseur de 2,1 mm de façon à ne pas être fragilisé par les trous qui sont disposés en deux cercles concentriques (6 trous par cercle).

En premier lieu, le PET est laminé sur le wafer perçé puis l’enduction est réalisée.

Le résultat du dépôt est intéressant, il y a très peu de défauts observables mais comme lors du collage électrostatique, le PET se décolle partiellement lors des étapes de recuits. Il est donc nécessaire de mettre au point une autre technique.

Collage avec une goutte d’eau :

Cette dernière technique est particulièrement simple. Il s’agit de déposer une goutte d’eau entre le wafer et le PET puis de réaliser le laminage dans la foulée. L’eau chasse l’air et « colle » le PET à la surface du wafer.

L’ensemble supporte bien les recuits et la double enduction par spin-coating. On observe à la fin du procédé de fabrication bi-couche, un léger décollement du PET en périphérie du wafer. Cette zone n’est pas enduite de résine (zone de détourage) et cela n’a donc pas d’incidence sur la forme de la CI.

151 Cette technique est conservée car elle présente un intérêt double : elle limite les micro-défauts (<10 pour 13 cm² et est beaucoup plus simple et rapide (moins coûteuse aussi) que la technique par empilement de films encollés.

3.6.4. Le fluage de la CI

Le fluage de la CI est mis en évidence lors des scellements avec une monocouche de résine. Une image en coupe d’un empilement est présentée sur la figure 121. Lors du laminage de la couche de scellement (à l’interface des deux damiers ou pour terminer l’empilement), la résine est toujours « molle ». Le laminage presse la résine sur les plots où la couche s’amincit. Cet amincissement entraine un excès de résine qui est évacué dans les cuves, essentiellement dans une direction perpendiculaire à la direction de laminage. En effet, la partie B de la figure 121 montre la face inférieure de la couche de scellement du dernier niveau de l’empilement, les déformations sont localisées aux arrêtes des cubes parallèles aux rouleaux de laminage.

figure 121 : illustration du fluage dans un empilement à scellement de type monocouche

Pour un scellement de type monocouche, le séchage de la résine a été optimisé (cf 3.3.2.2) et ne permet pas d’obtenir de meilleurs résultats que ceux présentés à la figure 121. Les scellements ci- dessus sont réalisés avec une couche de 4 µm (paramètres : dilution UV2 40%, spin-coating V=2000tr.mn-1, SB 20 minutes).

Le scellement double couche a été mis au point pour amincir la CI mais également pour limiter le phénomène de fluage. En effet, plus l’épaisseur de résine est faible, moins elle flue dans les cuves. Or dans le cas d’une CI double couche, seule la partie colle peut fluer (l’autre partie est durcie). La couche de colle a une épaisseur de 1,4 µm contre 7 µm pour une CI monocouche, ce qui limite la propension au fluage. Une vue en coupe d’un échantillon (figure 122) double couche confirme une nette amélioration du profil de la CI aux intersections entre les cuves et les plots. Le fluage est limité à 2,5 µm au maximum contre parfois plus de 20 µm sur une monocouche.

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figure 122: réduction du fluage dans un procédé de scellement bi-couche 3.6.5. Conclusion

La couche de scellement a été nettement améliorée. Son épaisseur a évolué de 7 µm à 4 µm grâce à l’adoption d’un procédé dit de double-couche qui améliore sa résistance mécanique (bosse sur les cuves). Cette technique a permis de corriger la problématique du fluage qui amplifie la diffraction.

3.7. Conclusion

Les travaux exposés lors de son chapitre ont abouti à la réalisation d’un double damier qui satisfait au cahier des charges, c'est-à-dire environ 40 µm d’épaisseur avec une CI dont l’épaisseur est faible (4µm). Les objets réalisés doivent encore être caractérisés, ce qui est exposé dans le 4ème chapitre.

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