Etude expérimentale des mécanismes physico-chimiques de gravure des polymères dans les plasmas à base d'oxygène. Application aux procédés de gravure profonde

Experimental study of physico-chemical etching mechanisms of polymers in oxygen-based plasmas Application processes deep etching

• Auteur / Autrice : Alexandre Bès
• Direction : Ana Lacoste, Jacques Pelletier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique appliquée
• Date : Soutenance le 19/12/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (Grenoble ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Rémi Dussart
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Pierre Etienne Joubert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Cardinaud, Mohamed Chaker

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères

Gravure par plasma

Plasmas froids

Plasmas microondes

Mots clés libres

Plasma

Gravure

Micro-Nano-Filtration

Polymère

Plasma

Etching

Micro-Nano-Filtration

Polymer

Résumé

L'interaction plasma-polymère constitue aujourd'hui une discipline à part entière en raison des très nombreuses applications auxquelles elle conduit, comme la fonctionnalisation de surface ou le dépôt de film mince possédant des caractéristiques physico-chimiques inédites. L'utilisation des polymères joue également depuis longtemps un rôle incontournable en micro et nanotechnologies, que ce soit en microélectronique ou pour la fabrication de MEMS. Une des opérations importantes dans ces domaines est la gravure de résine photosensible, celle-ci doit être soit parfaitement anisotrope afin de respecter les dimensions des motifs soit isotrope dans le cas d'enlèvement des résines utilisées comme masque. La maitrise de tels procédés plasma avec des spécifications aussi contradictoires nécessite une compréhension approfondie des mécanismes réactionnels.Dans ce contexte mon travail de thèse a pour objectif d'enrichir les modèles de gravure existants en prenant en compte la nature physico-chimique des polymères et les différents mécanismes réactionnelles puis de réaliser une validation expérimentale. Ce travail de compréhension me permettra de travailler sur un procédé innovant de gravure profonde en vue de la réalisation de filtres polymères pour la micro-filtration à partir de films plastiques.L'ensemble de l'étude expérimentale s'appuie sur un travail préliminaire de conception et de réalisation d'un réacteur prototype intégrant des sources plasma distribuées à conditions opératoire étendues, permettant un découplage des différents paramètres intervenant dans les procédés de gravure.

The plasma-polymer interaction is now a discipline in its own right because of the many applications to which it leads, as surface functionalization or deposition of thin film with unprecedented physical and chemical characteristics. The use of polymers also has long played a key role in micro and nanotechnology, both in microelectronics or MEMS manufacturing. A significant operations in these areas is etching photoresist, it must be either anisotropic perfectly to meet the dimensions of the patterns is isotropic in the case of removal of resins used as a mask. The mastery of such plasma processes with such contradictory specifications requires a thorough understanding of reaction mechanisms.In this context my thesis aims to enrich existing models of etching taking into account the physical and chemical nature of polymers and different reaction mechanisms and then perform an experimental validation. This work of understanding will allow me to work on an innovative process for deep etching for the realization of polymer filters for micro-filtration from plastic films.All the experimental study is based on a preliminary design work and construction of a prototype reactor incorporating plasma sources distributed operating condition ranges, allowing a decoupling of the different parameters involved in the etching processes.