Développement de micromasques mobiles intégrés appliqués à la fabrication de micro et nanostructures

par Christophe Courcimault

Thèse de doctorat en Matériaux pour l'Électronique et l'Ingénierie des Plasmas

Sous la direction de Jean-Claude Portal et de M. Allen.

Soutenue en 2005

à Toulouse, INSA .

mots clés

• Micro-outils
• Structure tridimensionnelle
• Ajustement individuel de microrésonateur
• Nanostructures

Résumé

Le sujet de cette thèse est d'introduire l'utilisation de microsystèmes comme micro-outils aidant à la fabrication de micro- et nano-structures. L'intégration de multiples couches de micromasques dont les positions peuvent être ajustées en temps réel alors que des particules métalliques ou des agents de gravures sont transférés à la surface du substrat permet de contrôler la composition, la forme tridimensionnelle et la taille des structures à l'échelle nanométrique, sans recourir à des technologies de nanolithographie. Cette méthode de structuration est ensuite généralisée à l'ajustement mécanique de la réponse en fréquence de microrésonateurs présentant de large facteur de qualités. Le dépôt de couches métalliques à la surface d'une structure résonante permet d'ajuster son moment d'inertie et sa masse, et par suite d'ajuster sa fréquence de résonance. L'épaisseur des dépôts métalliques est défini par la position d'un micromasque permettant ou non aux atomes de métal d'atteindre l'élément résonant. Afin d'intégrer les microrésonateurs et micromasques, deux techniques de re-surfaçage à basses température ont été développées.

Titre traduit

Integrated Microactuated Stencils for Surface Micro and Nano-Patterning

Résumé

The topic of this thesis is to introduce the use of microsystems as microtools for surface micro/nano-patterning. Designs and fabrications of multiples layers of integrated shadow masks, repositionable while evaporated particles or etching agents are transmitted on the substrate surface result into tri-dimensional structuring at the micro/nanoscale, without the need for nanolithography. The selective patterning technique is then applied to individual high-Q resonator tuning. Two low-temperature planarization processes are presented and utilized in order to allow surface-micromachining of repositionable microshutters on the microresonators. By selectively controlling the amount of material deposited at the surface of each resonator, individual frequency tuning is achieved in-situ and in real time. Large frequency shifts with fine resolution are demonstrated. The introduced patterning method is then applicable to surface micro/nanostructuring or/and microsystems enhancements.