FR2479526A1 - Matiere d'enregistrement laminaire par microstructures - Google Patents

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Abstract

LA MATIERE D'ENREGISTREMENT LAMINAIRE COMPORTE UNE COUCHE D'UNE SUBSTANCE ABSORBANTE 4 DONT L'INDICE DE REFRACTION N ET LE COEFFICIENT D'ABSORPTION K PRESENTENT DES VALEURS SENSIBLEMENT IDENTIQUES, L'EPAISSEUR DE LA COUCHE ABSORBANTE 4 ETANT DE L'ORDRE DE L4 N.K ET UNE SUITE DE COUCHES D'INTERFERENCES 5 CONSTITUEE PAR DES COUCHES L4 ET PRESENTANT DE FACON ALTERNATIVE DES INDICES DE REFRACTION FAIBLES ET ELEVEES ETANT PREVUES DERRIERE LA COUCHE 4 EN SUBSTANCE ABSORBANTE.

Description

La présente invention se rapporte a des matières d'enregistrement laminaires pour la production irréversible de microstructures, par exemple pour la mise en mémoire d'informations numériques, pour la préparation de gabarits, d'échelles à trame et d'éléments optiques sur la base d'interférence et de diffraction, pour la fabrication d'les ments fonctionnels de micro-electroniqueet d'optique intégrée, pour la programmation de mémoires particulières à semi-conducteurs grâce à l'interruption de microponts de contact fusibles et pour dispositifs analogues.
On connais des dispositifs pour créer des microstructures et au moyen desquels les structures peuvent être réalisées sous la forme d'hétérogénités de matières appropriées par l'influence locale d'une énergie rayonnante. Dans des surfaces métalliques ou des couches métalliques on fait, par exemple, évaporer par absorption de rayonnement de la matière métallique dans des micro-zones où on crée des hé térogénites dans la structure de la matière par irradiation de matières photosensibles ou thermoplastiques et les microstructures désirées sont ensuite réalisées par des procédés physiques et/ou chimiques auxiliaires.
Au cours de ces procédés des élargissements indésirables de la structure ou des bourrelets aux bords de la structure où une "régénération" indésirable des microstructures réalisées peuvent apparaître et ceci notamment lorsqu'il s'agit de matières métalliques, en raison de la conductibilité thermique élevée ou lorsqu'il s'agit de substances présentant un coefficient d'absorption relativement faible; des effets d'interférence et de diffraction gênants peuvent aussi se manifester. Dans des procédés connus, ces effets et d'autres effets perturbateurs peuvent entraver, de façon non négligeable, la réalisation reproductible de microstructures notamment celle de structures de dimensions extrêmement réduites.
La présente invention a pour objet de créer des dispositifs dans lesquels l'apparition des effets perturbateurs dus au rayonnement utilisé pour la structuration est empêchée ou au moins réduite.
Le dispositif suivant l'invention est constitué par une suite de couches parallèles superposées dont les dimensions sont calculées de façon qu'une couche d'absorption, dans laquelle s'effectue la microstructuration, présente un pouvoir d'absorption effectif relativement élevé malgré la faible épaisseur de la couche ce qui permet d'obtenir une densité volumétrique élevée de l'énergie de rayonnement à absorber et des temps d'irradiation courts ou de faibles puissances de rayonnement par rapport aux procé- dés connus ainsi qu'une faible conductibilité thermique la térale pour des couches d'absorption métalliques.
Les problèmes posés sont résolus conformément à l'invention du fait qu'une suite de couches d'interférence comprenant des couches 1 #/4 présentant de façon alternée des indices de réfraction faibles et élevés, est disposée derrière la couche d'absorption ce qui par rapport aux solutions techniques connues selon lesquelles la couche d'absorption est, par exemple, disposée sur un support en verre, permet d'obtenir une diminution sensible de la perméabilité aux rayons, une réflexion des rayons sensiblement réduite et de ce fait une plus grande absorption effective du rayonnement électromagnétique incident de la longueur d'onde
La faible épaisseur désirée de la couche d'absorption (assurant en même temps une absorption élevée) doit, conformément à l'invention, répondre à la relation suivante
Figure img00020001

dans laquelle. n represente l'indice de réfraction, k le coefficient d'absorption et d l'épaisseur de la couche d'absorption. L'effet recherché s'accroît avec le nombre des différents indices de réfraction successifs des couches d'interférence. L'effet souhaité apparaît cependant encore nettement même lorsqu'on réduit fortement le nombre des couches d'interférence et de ce fait un système ne comportant qu'un très faible nombre de couches d'interférence ne sort pas du cadre de l'invention.
Lorsqu'il s'agit de substances ne présentant que des coefficients d'absorption relativement faibles, il est préférable de combiner la fonction de la couche d'absorption et la fonction de la ou des première (s) couche (s) d'interférence dans une seule couche. Ce résultat est obtenu conformément à l'invention du fait que la couche d'absorp tion elle-même est réalisée sous la forme de m. i #/4 cou- che (m = 1, 2, 3 ...) c'est-à-dire avec une épaisseur de couche d = m. A /4 ( = indice de réfraction).Il est alors nécessaire que la suite de couches d'interférence aux indices de réfraction alternés doit commencer par une couche d'interférence à faible indice de réfraction lorsque m est un nombre pair et par une couche d'interférence à indice de réfraction élevé lorsque m est un nombre impair. Des calculs ont prouvé que l'effet souhaité d'une telle disposition suivant l'invention est particulièrement grand lorsque le coefficient d'absorption k répond dans ce cas à la rela tion # /2#. nd = 2/m # .Pour des substances dont les coefficients d'absorption sont inférieurs à ces valeurs on peut s'approcher du coefficient d'absorption correspondant à l'épaisseur choisie en additionnant de faibles quantités d'une substance à absorption plus importante et qui présente la propriété de ne pas influencer de façon négative le comportement physique et/ou chimique de la substance de base, par exemple, lors de procédés photolithographiques.
Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.
Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé.
Une couche métallique doit servir de support à des informations numériques enregistrées sous la forme de zones circulaires exemptes de métal et présentant un diamètre de 1 vum. Les microzones exemptes de métal sont créées au moyen d'une source de rayonnement laser présentant une puissance de sortie de 10 mW pour 11 = 633 nm qui est concentrée pour fournir un rayon d'une section transversale de lpm.
La couche métallique 2 appliquée conformément à la fig. 1 sur un support en verre 1 et pour laquelle on admet un indice de réfraction n = 2,5 et un coefficient d'absorption k = 2,3 pour la longueur d'onde # = 633 nm, présente une absorption maximale d'environ 58 % à partir d'épaisseurs de couche de l'ordre de grandeur de 100 nm.
La densité de puissance absorbée par la couche métallique 2 lors de l'incidence des rayons est de ce fait
0,58 ~ 10 mW/1 m 2 ~ 100 nm = 5,8 ~ 10 4MW . cm -3.
Le rapport entre la hauteur du bord du trou 3 créé dans la couche métallique et le diamètre du trou est de 1 : 10.
Lorsqu'on dispose, conformément à l'invention et comme cela est représenté à la fig. 2 par exemple, quatre paires de couches d'interférence 5 à indices de réfraction faibles et élevés (1,34 et 2,4),entre une couche métallique 4 présentant les mêmes constantes optiques que précédemment, et un support en verre 6, on obtient un maximum d'absorption d'environ 98 % pour une épaisseur de couche d'environ 10 nm et de ce -fait une densité de puissance de 0,98 . 10 mW/1 m 2. 10 nm = 9,8 . 105 MW . cm-3. . Le rapport entre la hauteur du bord du trou 7 créé dans la couche métallique 4 et le diamètre du trou n'est alors que de 1 : 100.
Si par contre la couche métallique 8 d'une même épaisseur, à savoir d'environ 10 nm était déposée directement sur le support de verre 9 (fig. 3), on obtiendrait un degré d'absorption d'environ 33 % seulement et de ce fait une densité de puissance absorbée de 0,33.
10 mW/1 m2 . 10 nm = 3,3 . 105 MW. cm -3 pour créer la zone 10 exempte de métal.
La zone 7 exempte de métal et réalisée confor mément à l'invention dans l'exemple illustré à la fig. 2, met à nu le support 5, 6 à réflexion élevée et peut alors être lue en tant que signal réfléchi lors de l'exploration au moyen d'un rayonnement pauvre en énergie et présentant la même longueur d'onde.
Dans cet exemple de réalisation, l'avantage de l'invention réside dans le temps réduit de l'irradiation nécessaire pour obtenir l~evapqration de la substance. De ce fait, la conduction thermique se trouvé également réduite dans le voisinage de la zone irradiée. Un autre avantage réside dans la faible profondeur de la microstructure créée par rapport au diamètre de cette dernière. Ces ca ractéristiques permettent d'obtenir une délimitation contrastee de la structure sans créer des élargissements indésirables et des effets de diffraction perturbateurs aux bords lors de l'exploration au moyen de rayons visibles ou de rayons à plus grande longueur d'onde.

Claims (4)

REVEND ICAT IONS
1 - Msatière d'enregistrement laminaire pour microstructures composée d'une substance absorbante dans laquelle sont créées des zones exemptes de substance ou des hétérogé nitês de substance par fusion et évaporation locales ou par des réactions physiques et/ou chimiques locales de la substance absorbante au moyen de l'incidence d'un rayonnement électromagnétique absorbé, caractérisé en ce que l'indice de réfraction n et le coefficient d'absorption k de la substance absorbante présentent des valeurs étroitement voisines, en ce que l'épaisseur de la substance absorbante est de l'ordre de A /4 n.k et en ce qu'une suite de couches d'interférence constituée par des couches X /4 présentant de façon alternée des indices de réfraction faibles et élevés, sont prévues derrière la substance absorbante.
X /4 à faible indice de réfraction et disposée sur un support à réflexion élevée.
2 - Matière d'enregistrement laminaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la suite de couches d'interférence n'est constituée que par une seule couche
3 - Matière d'enregistrement laminaire suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la couche d'interférence à faible indice de réfraction est en dioxyde de silicium et en ce que le support à' réflexion élevée est en silicium.
4 4 - Matière d'enregistrement laminaire suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la fonction de la couche d'absorption et celle de la (des) première (s) couche (s) d'interférence sont assurées par une seule couche absorbante à l'indice de réfraction et à coefficient d'absorption k et en ce que l'épaisseur de la couche doit alors correspondre approximativement à m. A /4 n (m = 1, 2, 3 ...) et le coefficient d'absorption approximativement à X / 2. na,
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