Observations des réseaux

A l’issue de l’étape complète d’étalonnage de gravure du BARC et de la silice sur substrat de silicium, les échantillons sont observés au Microscope Electronique à Balayage (MEB). Ces observations ont permis d’étudier l’influence de la dose d’insolation sur la valeur du rapport d’ouverture des réseaux gravés. Les images de la figure 3.17 montrent des réseaux issus du masque-test présentant un rapport

d’ouverture de 50% et ayant subi une insolation avec une dose de 1100 J/m²

(gauche) et 1200 J/m² (droite).

Figure 3.17 : Vue en coupe des réseaux où sont indiquées les couches de SiO2, de BARC et de

résine ECI. Le masque présente un rapport d’ouverture de 50%. (gauche) Dose = 1100 J/m². (droite) Dose = 1200 J/m².

Après gravure, la mesure des rapports d’ouverture obtenus permet de montrer que, pour le transfert d’un masque présentant une telle géométrie, la dose optimale

d’insolation se situe entre 1100 et 1200 J/m². De plus, ces images permettent

d’observer une très bonne qualité du fond de gravure et une quasi-verticalité des flancs des motifs transférés dans la couche de silice.

La figure 3.18 (vue grossie de la figure 3.17-droite) montre le détail d’une ligne

de réseau après insolation avec une dose de 1200 J/m². Nous observons une forte

érosion de la couche de résine produite par la gravure ICP, et un début d’érosion de la couche BARC dont les flancs apparaissent légèrement concaves. Une insolation plus importante de la résine contribuerait à accentuer le phénomène observé, ce qui ne permettrait plus de garantir la qualité du motif gravé dans la couche de silice sous-jacente. Par comparaison avec la figure 3.17-gauche où ce phénomène n’apparaît pas, nous pouvons donc estimer que la dose maximum à appliquer lors de l’insolation de la couche de résine est de l’ordre de 1200 J/m2.

Figure 3.18 : Vue en coupe d’une ligne de réseau obtenu avec un masque ayant un rapport d’ouverture égal à 50% et insolé avec une dose de 1200 J/m².

Deux réseaux, vus de dessus, sont présentés dans la figure 3.19. Ces réseaux sont gravés dans la couche de BARC et la couche de silice, après une

insolation de la couche de résine avec une dose de 1150 J/m². Comme

précédemment, le rapport d’ouverture visé est de 50%. Le rapport d’ouverture mesuré est de 49.6% ± 1% (figure 3.19-gauche), et 49.8% ± 1% (figure 3.19-droite). Ainsi, pour un masque de réseau présentant un rapport d’ouverture de 50%, une dose d’insolation de 1150 J/m² procure un transfert des motifs dans le matériau avec conservation des côtes. Ceci indique l’aboutissement de la démarche d’optimisation du procédé de gravure mis en œuvre pour l’obtention d’un réseau présentant un rapport d’ouverture égal à 50%.

Figure 3.19 : Vue de dessus des réseaux 1D gravés dans la couche de silice surmontée d’une couche de BARC. Une dose d’insolation de 1150 J/m² a été appliquée à travers un masque présentant un rapport d’ouverture de 50%. La période de chaque réseau est notée Λ et la largeur des sillons est

A l’issue de l’étape complète de gravure, et afin de ne conserver les motifs diffractants que dans la couche de silice, la couche de résine et la couche de BARC sont enlevées par bains successifs d’acétone et d’isopropanol, rinçage à l’eau dé-ionisée et séchage. Puis une attaque standard par plasma oxygène dans les conditions suivantes : 1000 ml d’oxygène à 800 W pendant 15 minutes, permet d’assurer un délaquage complet en éliminant d’éventuels résidus. Nous devons toutefois procéder à un pré-nettoyage de la chambre avec les mêmes conditions pour éviter toutes contaminations. En fin de procédé, le métal déposé en face arrière du substrat est enlevé par une solution commerciale « aluminium etchant » composée d’acide nitrique, d’acide sulfurique et d’eau.

Une vue en coupe au MEB après simple délaquage par voie humide est donnée dans la figure 3.20. Nous pouvons voir une gravure nette des lignes de silice. Par contre, il subsiste encore des résidus de résine qui seront éliminés par l’attaque au plasma oxygène mentionné plus haut.

Figure 3.20 : Image MEB en vue de coupe, après délaquage par voie humide, d’un réseau de lignes gravé dans de la silice sur substrat de silicium.

Nous venons de décrire toutes les étapes technologiques menant à la fabrication de la structure à double réseau 1D croisé. A chaque étape, des tests de calibration ont été effectués afin de valider les paramètres retenus. Le prochain pas est d’enchaîner toutes les étapes du procédé technologique pour la réalisation de la structure simplifiée. Après vérification de cet enchaînement, nous pourrons envisager la réalisation de la structure finale du filtre à 4 paires de couches dont la différence essentielle réside dans les étapes de dépôt.

Conclusion technologique : Les nombreux problèmes techniques rencontrés lors de la mise en place et de l’étalonnage des équipements mis en œuvre lors des étapes qui viennent d’être décrites n’ont pas permis d’aboutir à l’enchaînement complet du procédé de fabrication. Cependant, l’avancement des différentes étapes

de calibration et les résultats qui viennent d’être présentés laissent espérer que le procédé technologique complet pourra être appliqué dans les prochaines semaines et que des dispositifs à double réseau résonnant 1D croisé pourront bientôt être testés.

En conséquence, en prévision de la fabrication prochaine du dispositif final, une étude du banc de caractérisation nécessaire à sa validation a d’ores et déjà été menée.