FR2904304A1 - Procede de fabrication d'une nanostructure sur un substrat pre-grave. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication de nanostructures comprenant les étapes suivantes :- une pré-structuration d'un substrat (1 ) adapté pour recevoir la nanostructure pour la formation d'au moins un nanorelief (2) sur le substrat, le ou chaque nanorelief présentant des flancs (4) s'étendant à partir d'un fond (1 a) du substrat et une face sommitale (3) s'étendant à partir desdits flancs, puis- un dépôt sur le substrat ainsi pré-structuré d'un revêtement monocouche ou multicouches destiné à former la nanostructure,et comprenant en outre :- l'adjonction au substrat pré-structuré ou au revêtement d'une couche de séparation apte à permettre, par action extérieure de type mécanique, thermomécanique ou vibratoire, une séparation du revêtement et du substrat, et- l'exercice de cette action sur le substrat et/ou le revêtement pour récupérer sélectivement une portion sommitale du revêtement par désolidarisation de ce dernier d'avec la face sommitale du ou de chaque nanorelief, de sorte que cette portion sommitale constitue tout ou partie de la nanostructure.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE NANOSTRUCTURE SUR UN SUBSTRAT PRE-GRAVE. La

présente invention concerne un procédé de fabrication de nanostructures totalement ou partiellement auto-supportées à partir de l'utilisation d'un substrat pré-structuré, comprenant un dépôt sur ce substrat d'un revêtement destiné à former ces nanostructures et un décollement au moins partiel de ce revêtement.

Les nanostructures ou nano objets sont définis de manière connue comme ayant au moins une de leur dimensions qui est comprise entre 1 nm et 200 nm. L'intérêt croissant suscité par ces objets s'explique par leurs propriétés remarquables qui peuvent apparaître lorsque les tailles sont nanométriques et, plus particulièrement, lorsque des dimensions caractéristiques (e.g. libres parcours moyen de la diffusion élastique des électrons, longueurs d'onde de Fermi) sont du même ordre de grandeur, voire même supérieures aux dimensions nanométriques de la structure. De nombreuses applications découlent de ces phénomènes, aussi bien en physique qu'en chimie. De plus, il est envisageable aujourd'hui d'intégrer ces nanostructures dans des NEMS ( nanoelectromechanical systems , ou nanosystèmes électromécaniques). La fabrication de nano objets à 0 D, 1 D, 2D ou 3D devient donc de plus en plus répandue. Dans l'historique de la synthèse de ces nano objets, on peut notamment citer la découverte des nanotubes de carbone en 1991 par Ijima, qui a observé par microscopie électronique à transmission des suies issues d'une synthèse de fullerènes par arc électrique. Cette méthode consiste à faire une décharge entre deux électrodes de graphite sous atmosphère inerte. Les fortes températures (4000 K) du plasma engendrées entre ces électrodes durant le processus entraînent la sublimation du graphite. La durée typique d'une synthèse est de 2 à 10 minutes, à l'issue de laquelle quatre types de produits, suivant leur localisation dans le réacteur, peuvent être récupérés. 2904304 2 En 1992 a été mise au point la synthèse de nanotubes de carbone en grande quantité, toujours par arc électrique et, en 1993, des synthèses toujours dans un réacteur à arc électrique sous atmosphère inerte (500 Torr), ont permis d'obtenir des nanotubes de carbone monocouche. 5 Depuis, les méthodes de synthèses n'ont cessé de s'améliorer et de se diversifier (méthodes par décomposition catalytique, ablation laser), permettant d'obtenir des nanotubes plus homogènes en taille et en nombre de couches. Ces nanotubes sont généralement obtenus sous forme de 10 fagots. Il est donc très difficile d'obtenir des nanotubes individuels et, pour cela, il faut les soumettre à des traitements chimiques. La fluoration des tubes (Phys. Chem. Chem. Phys, 2002, 4, 2278-2285) est une des méthodes permettant d'obtenir des nanotubes isolés sur la surface d'un substrat. Ces nanotubes sont utilisés tant pour de 15 nouveaux dispositifs en microélectronique (transport électrique, transistors, émissions de champ) que sous forme de fibres, pour leurs propriétés mécaniques. La synthèse de ces nanotubes de carbone est un sujet de recherche qui est toujours d'actualité. Les mécanismes de croissance ne sont 20 pour le moment pas totalement compris. Parmi les méthodes développées, citons la décomposition catalytique qui consiste à faire passer, dans un four sous pression atmosphérique, un flux de précurseurs carbonés sur un support solide (une céramique par exemple) contenant des particules de catalyseur (S. Fan, 25 Science, 1999, 283, 512-514), la croissance se faisant sur les nanoparticules de catalyseurs. Cette méthode peut présenter deux avantages substantiels : - la croissance des nanotubes peut se faire perpendiculairement au support contenant le catalyseur, d'où l'obtention d'échantillons orientés, et 30 - la croissance des nanotubes peut se faire suivant des motifs prédéfinis en utilisant les techniques de lithographie et de gravure, puis une répartition du catalyseur suivant un motif déterminé. 2904304 3 La croissance de nanotubes de carbone a stimulé le développement des synthèses de nano objets avec d'autres éléments chimiques. Généralement, on distingue deux types de procédés de synthèse : - La première approche chimique dite Bottom-up 5 (approche ascendante) concerne plutôt les méthodes chimiques : dépôts électrochimiques dans des membranes mésoporeuses, synthèse chimique directe avec ou sans catalyseur, méthode sol-gel. - La seconde approche dite Top-Down (approche descendante) regroupe les méthodes physiques que sont la lithographie 10 électronique, les U.V, la lithographie par AFM ( atomic force microscopy ou microscope à force atomique), la gravure chimique ou ionique et le dépôt de couches minces épitaxiées par MBE ( Molecular Beam Epitaxy , ou épitaxie par jets moléculaires) ou par CVD ( Chemical Vapor Deposition , ou dépôt chimique en phase vapeur). Enfin, une étape de 15 gravure ou d'attaque chimique sélective peut être réalisée pour former et/ou décoller la nanostructure. Les méthodes dites chimiques ou Bottom Up sont les plus répandues pour la fabrication de nanostructures et notamment des nanofils, 20 car elles permettent d'obtenir une plus grande diversité de matériaux, et elles présentent un fort potentiel pour la production de nano objets en grande quantité et avec un coût plus faible. Par ces approches chimiques, les objets obtenus sont généralement monocristallins ou polycristallins. L'évolution d'un solide depuis 2.5 une phase vapeur ou un liquide implique deux étapes fondamentales : la nucléation et la croissance. La croissance dans des membranes poreuses est une autre voie de synthèse largement utilisée pour réaliser des nanofils (J.C. Hulteen, C. R. Martin, J. Mater. Chem. 1997, 7, 1075 b). Des membranes de deux 30 sortes sont utilisées, soit en polymère soit en alumine. Des trous perpendiculaires à la surface de la membrane sont obtenus au préalable par attaque chimique ou électrochimique, ou encore un bombardement de 2904304 4 particules (e.g. ions lourds). Le matériau constituant la nanostructure doit être introduit dans les pores de la membrane en utilisant des méthodes de dépôt en phase vapeur, d'injection en phase liquide ou d'électrodéposition. Il est également possible d'utiliser un métal avec un point de fusion très bas comme 5 du bismuth qui peut être injecté directement dans les pores et qui sert de catalyseur. Les nanofils ainsi obtenus sont cristallins ou polycristallins. La dernière étape est une attaque chimique sélective, qui permet d'enlever la membrane. Les nanofils sont ainsi récupérés ensemble. Ces techniques permettent d'obtenir une grande quantité 10 d'objets cristallins ou polycristallins. Une voie de recherche importante concerne l'auto-organisation de nanofils ou de nanotubes sur la surface d'un substrat. Des nanofils en ErSi2 sur une surface de Si (001) ont été obtenus. La croissance des fils s'effectue sur la surface du substrat selon les directions qui présentent 15 le plus faible désaccord de paramètres de mailles entre le substrat et le fil. Dans ces approches, la croissance des fils est faible parallèlement à l'interface. Une grosse partie de la synthèse par voie chimique est basée sur les méthodes en phase vapeur ( CVD notamment). Une vapeur de 20 différents éléments qui constitueront la nanostructure est obtenue par évaporation, réduction chimique, ou tout autre type de réaction gazeuse. Ces espèces gazeuses sont transportées et condensées à la surface d'un substrat dont la température est plus basse que celle de la source. Par un contrôle précis de la sursaturation, on peut obtenir des nanostructures ID. Cette 25 technique est largement employée pour la synthèse de nanofils de semi-conducteurs comme GaAs, SiGe mais aussi Si3N4, SiC, ZnO. Ces méthodes chimiques ne permettent pas d'obtenir un objet individuel. Généralement, les nanofils sont synthétisés par paquets et ils ont tendance à s'agglomérer en fagots, ce qui nécessite des traitements 30 chimiques tels que la fluroration pour obtenir des nanofils individuels. 2904304 5 Les méthodes dites physiques ou Top-Down combinent les différentes techniques que sont la lithographie électronique, la lithographie par AFM , la gravure chimique et ionique ainsi que le dépôt par MBE . On peut séparer ces techniques en deux classes : additive et 5 substractive. Pour les plus petites tailles (en dessous de 100 nm), la lithographie U. V. est remplacée par la lithographie électronique, qui permet d'obtenir des motifs plus fins. Une autre technique de fabrication de nanostructures de formes variées a été mise au point par le groupe de O. G. Schmidt au Max 10 Planck Institut pour former des objets nanométriques de différentes formes (tubes, tiges, anneaux) sur des substrats (Physica E 13 (2002) 969-973). Cette technique utilise des systèmes épitaxiés contraints, que l'on structure sous la forme de nano objets par lithographie et gravure puis que l'on décolle par attaque chimique d'une couche sacrificielle déposée entre le substrat et la 15 couche contrainte à décoller. Les systèmes cristallins lnGaAs/ GaAs, SiGe/ Si et InGaP ont été utilisés, ainsi que des bicouches Au/Ti, Ni/Ti, Ge/Ni (Nanotechnology 16 (2005) 908-912) et, plus généralement, des systèmes bicouches isolant/métal ont été reportés dans la littérature (O. G. Schmidt, Adv. Mat. 13 (2001) 756, P.O. Vaccaro et al., Appl. Phys. Lett. 78 (2001) 20 2852). Le mode opératoire correspondant à cette dernière technique consiste à déposer, sur un substrat adapté, une couche sacrificielle qui pourra être de l'aluminium pour le système Au/Ti. Ensuite, une bicouche avec des paramètres de mailles différents al > a2 est déposée par MBE . Cette 25 bicouche est ensuite libérée du substrat par une attaque chimique sélective, ce qui permet d'amorcer le décollement du film. La contrainte peut se relâcher et le film commence à s'enrouler sur lui-même. Si l'attaque sélective de la couche sacrificielle est maintenue, le film continue à s'enrouler et l'on obtient ainsi un nanotube à plusieurs couches. Le point clé de ces approches est le 30 dépôt de deux couches cristallines et contraintes, grâce à un désaccord de paramètres de mailles. 2904304 6 Une étape supplémentaire de lithographie peut être ajoutée, ce qui permet d'obtenir des nano objets de différentes formes (V. Ya. Prinz, et al. Nanotechnology 12 (2001) 399-402). Majoritairement, ces objets auto-formés sont des 5 hétérostructures semi-conductrices. Mais d'autres systèmes ont également été étudiés, comme Au/Ti. Les nano objets ainsi créés peuvent être laissés sur le substrat ou bien décollés totalement par attaque chimique (Adv. Mater. 2001, 13, N 10 756-759). La contrainte peut être introduite par un gradient de 10 composition chimique. Ceci a été démontré sur des cantilevers en Si dopé au Br. On notera que dans cette approche, la nanostructure n'est décollée que partiellement. Les documents de Brevet US-B-6 593 065 et WO-A-2004/086461 présentent quant à eux des méthodes de fabrication de 15 nanostructures qui utilisent des substrats gravés sous forme de plateaux ou mesas (i.e. structures tabulaires) et reliés entre eux par des canaux. Un inconvénient majeur des techniques précitées de fabrication de nanostructures, telles que des nanotubes ou des nanofils, est 20 qu'elfes requièrent en général des étapes de traitement chimique pour parvenir à libérer individuellement et de manière satisfaisante ces nanostructures des substrats utilisés. Un but de la présente invention est de proposer un procédé 25 de fabrication d'une nanostructure comprenant les étapes suivantes : - une pré-structuration d'un substrat adapté pour recevoir ladite nanostructure pour la formation d'au moins un nanorelief sur ledit substrat, ledit ou chaque nanorelief présentant des flancs s'étendant à partir d'un fond dudit substrat et une face sommitale s'étendant à partir desdits 30 flancs, puis 2904304 7 - un dépôt directif sur ledit substrat ainsi pré-structuré d'un revêtement monocouche ou multicouches qui est prévu suffisamment résistant pour former ladite nanostructure, qui remédie notamment à l'inconvénient précité. 5 A cet effet, le procédé de fabrication selon l'invention comprend en outre : - l'adjonction audit substrat pré-structuré sur au moins une partie de sa surface, ou bien audit revêtement, d'une couche de séparation apte à permettre, par action extérieure de type mécanique, thermomécanique 10 ou vibratoire, une séparation totale ou locale dudit revêtement et dudit substrat, et -l'exercice de cette action extérieure sur ledit substrat et/ou ledit revêtement pour récupérer sélectivement, pour ledit ou chaque nanorelief, une portion sommitale et/ou une portion de creux dudit revêtement 15 correspondant respectivement à ladite face sommitale et/ou audit fond du substrat, par désolidarisation de cette ou de ces portion(s) d'avec le reste dudit revêtement déposé sur ledit substrat, de telle sorte que ladite portion sommitale et/ou ladite portion de creux ainsi récupérée(s) constitue(nt) tout ou partie de ladite nanostructure. 20 Cette action extérieure associée à ladite couche de séparation permet avantageusement de décoller aisément du substrat, en totalité ou en partie, les nanostructures formées par ces revêtements. Par dépôt directif , on exclut les dépôts conformaux , 25 i.e. selon des techniques qui recouvrent la pièce cible d'une couche uniforme, indépendamment de l'orientation locale de chaque élément de sa surface, (comme c'est le cas avec des dépôts chimiques, par exemple la CVD), et l'on désigne au contraire ici tout dépôt selon des techniques qui recouvrent la pièce cible avec une épaisseur maximale sur les éléments de surface 30 orthogonaux à une direction préférentielle de dépôt, et avec une épaisseur nulle ou quasi nulle sur les éléments de surfaces parallèles à cette direction, comme les dépôts physiques en phase vapeur (par exemple les techniques 2904304 8 d'évaporation en ultravide utilisées en croissance par épitaxie par jet moléculaire ou la pulvérisation cathodique). Les matériaux utilisables pour lesdits revêtements selon l'invention sont conçus pour faire en sorte que : 5 - les nanostructures soient suffisamment robustes mécaniquement en étant au moins autoporteuses et, simultanément, que - les flancs des nanoreliefs quasiment perpendiculaires aux faces sommitales correspondantes reçoivent, par le dépôt directif précité, peu ou pas de matériau déposé, de manière à ce que les portions situées sur les 10 faces sommitales et/ou le fond du substrat se détachent l'une de l'autre avec une grande facilité (l'épaisseur d'un éventuel dépôt résiduel sur ces flancs étant par exemple, en moyenne sur la surface des flancs, inférieure à 5% de l'épaisseur du revêtement déposé sur la face sommitale et/ou ledit fond et présentant de plus une forte inhomogénéité d'épaisseur en raison de l'angle 15 d'incidence quasiment rasant du dépôt sur les flancs). On notera que la forme des nanostructures ainsi décollées du substrat est déterminée par la forme des nanoreliefs initialement définis sur ledit substrat, ce qui permet de disposer d'une très large gamme de formes 20 possibles pour ces nanostructures, contrairement aux techniques connues de fabrication de nanofils, par exemple (e.g. nanofils de carbone ou de silicium, nanofils préparés par électrodéposition à travers des membranes poreuses). On notera également que ce procédé de l'invention est applicable à toute composition de nanostructure, qu'elle soit de type 25 cristalline, polycristalline ou amorphe. On notera en outre que les nanostructures fabriquées par ce procédé de l'invention peuvent être qualifiées d'autosupportées, en ce sens qu'elles peuvent être décollées dudit substrat pré-gravé (i.e. pré-structuré). Pour certaines applications, ces nanostructures peuvent ensuite être plaquées 30 sur une autre surface, à la manière de l'encre d'un tampon que l'on dépose au préalable sur le support du tampon puis que l'on plaque sur une autre surface. 2904304 9 Ce procédé peut être très avantageux en microélectronique, notamment pour la réalisation de certains niveaux d'interconnexions métalliques. Avantageusement, on peut combiner des dépôts de couches minces formant ledit revêtement sur un motif formé sur ledit substrat pré- 5 gravé par des techniques de lithographies et de gravures. Les nanostructures formées par ces revêtements sont ensuite décollées (i.e. séparées) totalement ou partiellement dudit substrat, par l'action extérieure précitée de type mécanique, thermomécanique ou vibratoire. Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, 10 ce décollement des nanostructures, en vue de leur récupération par paquets ordonnés ou sous forme individuelle, est facilité par la présence de ladite couche de séparation entre ledit substrat et ledit revêtement, et il ne nécessite aucune gravure sélective par voie chimique ou ionique. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ladite nanostructure obtenue peut comporter au moins une première partie de type nanoscopique et au moins une seconde partie de type microscopique ou macroscopique, laquelle est formée par un motif conçu lors de la lithographie et est utilisable pour manipuler individuellement ladite nanostructure. On notera que cette seconde partie facilite grandement la manipulation de la nanostructure, par rapport aux techniques conventionnelles de fabrication de nanofils, et qu'elle permet d'obtenir une nanostructure individuelle ou des nanostructures ordonnées. 25 On notera en outre qu'un décollement partiel de la nanostructure ainsi formée permet par exemple de résoudre un problème de connexion et/ou d'intégrer une nanostructure dans un dispositif MEMS ou NEMS ( Nano-Electro-Mechanical Systems , ou nanosystèmes électromécaniques). 30 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'on fait croître ledit revêtement déposé sur la face sommitale dudit ou de l'un au moins 15 20 2904304 10 desdits nanoreliefs sensiblement dans la direction de l'épaisseur dudit revêtement, mesurée à partir de ladite face sommitale. En effet, une particularité des nanostructures obtenues par le procédé de l'invention, telles que des nanofils, est qu'elles présentent des 5 interfaces parallèles au plan de la nanostructure, à la différence des nanofils préparés à travers des membranes poreuses (par exemple par électrodéposition), dans lesquels les interfaces sont parallèles à la section du nanofil. Cette différence provient du fait que la croissance d'un nanofil obtenu selon l'invention se fait suivant son épaisseur, alors que dans les procédés 10 connus, elle se fait suivant la longueur du nanofil. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit ou chaque nanorelief peut présenter une forme de plateau allongé dont les flancs forment avec le fond dudit substrat et/ou avec ladite face sommitale un ou des 15 angle(s) de dépouille ou de contre-dépouille compris entre 60 et 120 . On notera que de tels flancs obliques pourraient être conçus pour conférer à la nanostructure récupérée une épaisseur localement plus faible. On pourrait également associer deux flancs obliques face à face, afin d'obtenir une nanostructure dont la section perpendiculaire au plan du 20 substrat serait trapézoïdale ou triangulaire (la face la plus large de cette nanostructure étant toujours la plus éloignée du substrat). Ledit substrat pré-gravé selon l'invention peut ainsi comporter un ou plusieurs de ces plateaux, qui sont communément appelé mesas par l'homme du métier, i.e. des surfaces finies de très bonne planéité qui sont 25 surélevées par rapport à leur entourage et qui sont délimitées par des flancs abrupts, lesquels présentent donc sensiblement la forme des nanostructures à réaliser. Ledit revêtement est déposé ensuite à la fois sur le sommet des mesas et sur le fond des canaux ou tranchées séparant les mesas, puis ce revêtement est totalement ou partiellement décollé du sommet des mesas ou 30 des tranchées, par des contraintes générées lors de l'action extérieure précitée. 2904304 Il Selon un exemple de réalisation de l'invention, ladite ou chaque face sommitale (i.e. le ou chaque sommet de mesa) peut être sensiblement plane. Selon une variante de réalisation de l'invention, ladite ou 5 chaque face sommitale peut elle-même comporter au moins un nanorelief secondaire qui présente des dimensions caractéristiques inférieures à celles dudit ou chaque nanorelief, et qui présente des flancs secondaires se terminant par un sommet et moins abrupts que ceux dudit ou de chaque nanorelief. 10 Conformément à une première caractéristique de cette variante de l'invention, la ou chaque couche dudit revêtement peut présenter une section de forme galbée par rapport à un plan transversal ou oblique dudit nanorelief et, à titre d'exemple de cette première caractéristique, les flancs secondaires dudit ou chaque nanorelief secondaire peuvent présenter un 15 angle sensiblement égal à 45 et définir une profondeur de pré-gravure supérieure à l'épaisseur dudit revêtement déposé. Ceci est aisément obtenu en effectuant une deuxième étape de gravure partielle du substrat, à une profondeur et avec une raideur des flancs compatibles avec la solidité du nano objet fini. 20 Toujours conformément à cette variante et éventuellement en combinaison avec ladite première caractéristique s'y rapportant, on peut donner une épaisseur localement plus faible à une couche ou à chacune des couches qui constituent le revêtement destiné à former la nanostructure. Cela est aisément obtenu en mettant en oeuvre une étape préalable de gravure 25 partielle du substrat afin de produire un flanc de gravure faisant localement avec la surface du substrat ou de ladite face sommitale de mesa un angle 0 ; chaque couche d'épaisseur eo déposée pour former la nanostructure présente alors, à l'endroit de ce flanc, une épaisseur e' telle que : e'= eo cos O. En résumé, la surface plane formant ladite face sommitale 30 (i.e. le sommet d'une mesa) peut être elle-même structurée par une opération de gravure partielle ou d'attaque chimique, pour lui donner une forme de nanostructure, la raideur de ses flancs étant prévue suffisamment faible pour 2904304 12 assurer la cohésion du nano objet fini. Cela permet de réaliser des nano objets qui peuvent présenter une structure non pas plane mais tridimensionnelle. 5 Ledit substrat de départ peut être constitué de tout matériau que l'on pourra pré-structurer à l'échelle de quelques dizaines de nanomètres, et sur lequel on pourra déposer le revêtement destiné à former produire la nanostructure autosupportée selon l'invention. Avantageusement, on utilise un substrat à base de silicium, 10 car les techniques de gravure sur silicium sont extrêmement bien maîtrisées. On peut ainsi préparer des mesas dans le silicium qui sont délimitées par des flancs extrêmement droits, voire même en contre-dépouille (i.e. surplombants ). La préparation de substrats pré-gravés de silicium a été 15 décrite dans différents articles (voir par exemple : Domain structure of magnetic layers deposited on patterned Silicon, S.Landis, B.Rodmacq, B.Dieny, B.DaI'Zotto, S.Tedesco, M.Heitzmann, Applied Physics Letters 75, 2473 (1999) ou Magnetic properties of Co/Pt multilayers deposited on silicon dot arrays, S. Landis, B.Rodmacq, B.Dieny, Physical Review B, 62, 12271 20 (2000)). Cette étape de pré-gravure du substrat peut comporter les étapes suivantes. Sur le substrat, un dépôt uniforme d'une résine positive de 600 nm est réalisé. La lithographie consiste à insoler la résine suivant le motif 25 souhaité. La lithographie électronique ou U.V est utilisée selon la résolution recherchée. C'est là que l'on fixe les dimensions nanométriques (au moins dans une direction). Par lithographie électronique, on réalise des lignes de 10 nm et, par nano-impression, une résolution latérale de 25 nm peut être atteinte (C. R. K. Marrian et al, J. Vac. Sci. Technol, A, Vac. Surf. Films 21 30 (2003) S207). Dans le procédé de la présente invention, on donne aux mesas la forme des nanostructures que l'on veut réaliser. II pourra s'agir de 2904304 13 lignes, de grilles, d'anneau, de réseaux de lignes ou de motifs complexes associant certaines parties de dimension nanométrique avec d'autres parties de dimension microscopique ou macroscopique. Ensuite, une attaque chimique permet de retirer la partie insolée de la résine. Une gravure 5 chimique, ionique ou préférentiellement une gravure ionique réactive ( RIE ou reactive ionic etching en anglais) permet de graver le substrat en fonction du motif réalisé sur la résine en obtenant des flancs de gravure très droits. Des rapports ou facteurs de forme très élevés - au moins égaux à 10 - peuvent ainsi être obtenus, ce facteur de forme étant défini par le rapport 10 entre la profondeur d'une portion de creux obtenue entre deux nanoreliefs adjacents et la largeur minimale choisie parmi la largeur de la portion sommitale correspondante et/ou celle de cette portion de creux. II est également possible, dans certaines conditions, de réaliser des motifs pré-gravés dans des substrats de dimension inférieure à la 15 résolution de la méthode de lithographie utilisée, en jouant sur les mécanismes de gravure. Dans le cas où l'on voudrait donner une structure tridimensionnelle (au lieu de plane) aux nano objets à décoller du sommet des mésas, il est nécessaire de réaliser plusieurs étapes de gravure ou d'attaque 20 dudit substrat pour pouvoir réaliser des flancs d'inclinaison et/ou de hauteur différentes, entre les flancs très raides délimitant les mésas servant à délimiter les bords du nana objet à décoller et les flancs secondaires de pente plus douce servant à donner la structuration 3D aux nana objets. Les techniques à mettre en oeuvre pour cette pré-structuration du substrat sont bien connues de 25 l'homme de l'art. Elles nécessitent de pouvoir aligner correctement les deux types de nana-structuration l'une par rapport à l'autre. Certaines techniques d'attaque chimique (par exemple attaque de Si(111) par KOH) connues de l'homme de l'art sont bien adaptées pour la réalisation de flancs inclinés dans le silicium, alors que d'autres techniques comme l'attaque ionique réactive 30 sont plus adaptées à la réalisation de flancs verticaux, voire même surplombants. Les différentes couches sont ensuite déposées sur le substrat pré-gravé pour former la nanostructure. 2904304 14 De préférence, on met en oeuvre l'étape de pré-gravure du substrat par une technique de gravure ionique réactive. On notera toutefois que toute autre méthode permettant 5 d'obtenir des substrats pré-gravés tels que définis ci-dessus pourrait être utilisée dans le procédé selon l'invention. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'adjonction de ladite couche de séparation audit substrat pré-gravé ou audit revêtement est 10 réalisée de la manière suivante. Pour favoriser le décollement du revêtement déposé sur le substrat pré-gravé, plusieurs techniques sont possibles. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'on recouvre ledit substrat pré-gravé de ladite couche de séparation, puis on 15 dépose ledit revêtement sur cette couche de séparation. Conformément à ce premier mode, on peut avantageusement adjoindre ladite couche de séparation audit substrat par adsorption sur ce dernier d'une couche moléculaire antiadhésive par exemple à base d'un matériau choisi dans le groupe constitué par le polytétrafluoroéthylène (type 20 Téflon ), le C4F8 et le CF2. Selon une variante de ce premier mode, on peut utiliser à titre de couche de séparation une couche qui est apte à former une interface de faible énergie de liaison (i.e. faibles liaisons chimiques) avec ledit substratpré-gravé et qui est par exemple à base d'au moins un métal noble choisi 25 dans le groupe constitué par l'or, l'argent et le platine, dans le cas où ledit substrat est à base de dioxyde de silicium, du fait que ces métaux nobles auront peu tendance à s'oxyder. On peut ainsi déposer une fine couche d'Au ou d'Ag sur le dioxyde de silicium. L'interface SiO2/Au ou Ag se séparera relativement facilement, si une contrainte est ensuite exercée sur la couche 30 déposée. Selon un second mode de réalisation de l'invention, l'on adjoint ladite couche de séparation audit revêtement à déposer sur ledit 2904304 15 substrat pré-gravé, de telle manière que cette couche de séparation forme une sous-couche interne dudit revêtement recouvrant ledit substrat lors du dépôt. Cette couche de séparation peut être par exemple constituée d'un matériau déposé par exemple par PVD ( Physical Vapor Deposition , ou 5 dépôt physique en phase vapeur), au début du dépôt du matériau constitutif de la nanostructure à décoller. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'on peut incorporer en outre, localement entre ledit substrat pré-gravé et ledit 10 revêtement, une couche de fixation ou d'accrochage qui présente une interface d'énergie de liaison élevée (i.e. des liaisons chimiques fortes) avec le substrat pour maintenir une partie dudit revêtement fixée sur ledit substrat et qui est par exemple de tantale ou de titane, dans le cas où ledit substrat est à base de dioxyde de silicium. En effet, le tantale et le titane ont de fortes 15 affinités pour l'oxygène, ce qui explique la forte adhésion de ces matériaux au dioxyde de silicium. Pour certaines applications, il peut être avantageux de réaliser des nanostructures qui vont localement se décoller du substrat et à d'autres endroits rester collées audit substrat. Ceci peut être intéressant par exemple 20 pour la réalisation de certains actuateurs. Pour réaliser cela, on a recours à des techniques de masquage par des résines (lithographie/ dissolution de résine) pour déposer à certains endroits une couche de séparation favorisant le décollement et, à d'autres endroits, une couche de fixation favorisant l'accrochage. On pourra combiner contrainte et dépôt d'une couche de 25 séparation permettant le décollement, comme par exemple du C4F8 ou du CF2. Une couche de platine, d'argent ou d'or pourra également être utilisée. D'une manière plus générale, une couche non oxydable ou qui ne présente pas de liaisons chimiques fortes avec le substrat ou les couches voisines sera introduite dans l'empilement. 30 En procédant ainsi, on comprend que les couches minces qui seront déposés par dessus ne seront pas des couches épitaxiées. 2904304 16 Selon l'invention, le dépôt des couches minces formant de préférence ledit revêtement est réalisé en fonction de la fonctionnalité recherchée pour la nanostructure. Ces caractéristiques seront fonction de la nature des couches déposées mais aussi de la forme de la nanostructure. 5 De préférence, on met en oeuvre cette étape de dépôt, sur le substrat pré-gravé, du revêtement destiné à former la nanostructure par une technique de pulvérisation cathodique. Comme indiqué précédemment, ce dépôt peut être réalisé sur le substrat pré-gravé recouvert de ladite couche de séparation, laquelle peut 10 être en variante directement intégrée dans la séquence de dépôts de ces couches minces, comme indiqué ci-dessus. Ainsi, on peut citer en particulier le cas d'une couche de séparation à base d'un métal noble tel que l'or, que l'on recouvre ensuite d'autres couches réalisés par la même technique que le dépôt d'or, par exemple la pulvérisation cathodique ou une autre technique de 15 PVD . On notera qu'il est possible d'utiliser un vaste choix de matériaux pour ledit revêtement du procédé selon l'invention (matériaux métalliques, oxydes métalliques, nitrures, semi-conducteurs, etc.), à partir du moment où l'on ne recherche pas nécessairement l'épitaxie du matériau. Pour 20 beaucoup d'applications, telles que les NEMS ou les nanofils magnétorésistifs, à titre non limitatif, des dépôts polycristallins voire amorphes conviennent. La seule contrainte imposée par le procédé selon l'invention est que le dépôt dudit revêtement soit réalisé sur ladite couche de séparation 25 (qu'elle soit adjointe audit substrat pré-gravé ou audit revêtement), pour permettre le décollement a posteriori du revêtement déposé. Cette contrainte peut compliquer quelque peu l'obtention de dépôts épitaxiés, mais en aucune manière l'obtention de dépôts polycristallins ou amorphes. Le dépôt dudit revêtement doit être réalisé avec une 30 technique ne donnant pas un dépôt conformai, mais au contraire un dépôt suffisamment directif pour présenter une discontinuité sur les flancs des mésas servant à délimiter les bords de la nanostructure. La plupart des 2904304 17 techniques de PVD peuvent être considérées comme étant suffisamment directives, dans la mesure où la pression à laquelle les dépôts sont effectués est telle que le libre parcours moyen des espèces déposées lors de leur trajet de la cible au substrat est de l'ordre ou supérieur à la distance cible-substrat. 5 C'est le cas en général de toutes les techniques de PVD sous ultravide, mais aussi des techniques plus classiques telles que la pulvérisation cathodique, réalisée habituellement à des pressions de l'ordre de 2.10-3 mbar d'argon. Avec cette technique préférentielle de pulvérisation 10 cathodique, la dispersion angulaire des espèces arrivant sur le substrat pour une distance de l'ordre de 10 cm peut être de l'ordre de plus ou moins 20 autour de la normale à la cible. Si la cible est parallèle au substrat pré-gravé, le flux d'espèces arrivant de la cible est sensiblement normal au plan du substrat avec une faible dispersion angulaire autour de cette normale. 15 Selon l'invention, l'on peut exercer l'action extérieure précitée sur ledit substrat et/ou ledit revêtement : -via une action mécanique comprenant une mise en contrainte de torsion et/ou de flexion et/ou de clivage dudit substrat. On peut 20 pour cela partir de substrats amincis de silicium (épaisseur de quelques microns) qu'il est facile de mettre en flexion. Ces substrats peuvent être aussi pré-gravés sous la forme désirée. En fléchissant le substrat, on applique une contrainte sur la couche déposée qui alors se décolle du substrat si son adhésion à ce dernier est faible ; 25 - via une action thermomécanique résultant des différences entre les coefficients de dilatation thermique respectifs dudit revêtement et dudit substrat. Ceci peut être réalisé par exemple en réalisant le dépôt du revêtement à une température suffisamment différente de la température ambiante et en utilisant un substrat qui a un coefficient de dilatation thermique 30 différent de celui des matériaux déposés. Lorsque le dépôt du revêtement est terminé et que l'échantillon se thermalise à la température ambiante, des contraintes d'origine thermique liées à la différence de dilatation thermique 2904304 18 dans le dépôt et dans le substrat apparaissent. Ces dernières peuvent suffire à décoller le revêtement déposé du substrat. Le dépôt du revêtement peut être réalisé à chaud (typiquement au dessus de 80 C ou de 100 C) ou à froid. Certains bâtis de pulvérisation cathodique permettent par exemple de 5 refroidir le substrat à l'azote liquide, de sorte que ce substrat soit à environ - 150 C pendant le dépôt du revêtement. Des multicouches Ag l (NiFe 2 nm /Ag 1 nm)50 déposées à -150 C sur du silicium oxydé naturellement se décollent spontanément du substrat lorsqu'on revient à la température ambiante. De façon similaire, une autre possibilité consiste à effectuer le 10 dépôt du revêtement à température ambiante, puis à refroidir ou à réchauffer le revêtement pour favoriser son décollement ; ou - via une action vibratoire consistant par exemple en une transmission d'ultrasons au substrat recouvert du revêtement, pour générer les contraintes mécaniques permettant le décollement dudit revêtement. 15 Avantageusement, l'étape consistant à récupérer sélectivement la portion sommitale dudit revêtement (i.e. la portion déposée sur un sommet de mesa) par séparation de ce dernier vis-à-vis de la face sommitale dudit ou de l'un au moins desdits nanoreliefs (i.e. le sommet de 20 mesa) est totalement dépourvue d'attaque chimique ou ionique. II en va de même si l'on cherche à récupérer la portion située sur le fond du substrat (e.g. au fond des tranchées). En effet, le procédé selon l'invention permet d'obtenir un décollement total ou partiel du nano objet du substrat, sans avoir besoin de 25 recourir à une nouvelle étape de gravure chimique ou ionique d'une couche tampon après le dépôt du revêtement que l'on veut décoller, contrairement à l'approche développée par le groupe d'O. G. Schmidt au Max Planck Institut (Adv. In Solid State Phys. 42, pp.231-240, 2002 B. Kramer (Ed)) dans laquelle le décollement du dépôt se fait par attaque chimique d'une couche 30 sacrificielle. Le décollement total ou partiel de la nanostructure est obtenu, avec le procédé de l'invention, grâce à la faiblesse des liaisons chimiques 2904304 19 entre le substrat et le matériau de ladite couche de séparation déposée, et en utilisant les contraintes présentes entre les couches dudit revêtement ou bien entre le substrat et ces couches. La couche de séparation déposée présentant une faible adhésion, une action mécanique suffit à fournir l'énergie 5 nécessaire au décollement de la nanostructure. Le procédé de fabrication de nanostructures selon l'invention permet de réaliser toutes sortes de nano objets, notamment dans le domaines des NEMS et tels que, par exemple : 10 - des réseaux de nanofils de cuivre en déposant un revêtement multicouches de cuivre sur une couche de séparation antiadhésive à base d'or ; - des empilements de nanofils de composition métal/isolant/métal, pour obtenir des guides d'onde (on peut par exemple 15 jouer sur l'épaisseur de la couche de dioxyde de silicium, avec une fibre monomode de diamètre de l'ordre de 200 pm, à gradient d'indice avec un diamètre de l'ordre de 50 à 100 pm, ou à saut d'indice avec un diamètre de l'ordre de 10 Ulm) ; - des bilames de courbure contrôlée par champ magnétique, 20 en associant des matériaux de propriétés magnétoélastiques différentes ; des nanofils magnétorésistifs en déposant des matériaux GMR , i.e. à magnétorésistance géante (vannes de spin ou multicouches à GMR ) sur des substrats pré-structurés sous la forme de lignes ; et - des pointes de microscope à champ proche présentant des 25 propriétés spécifiques (e.g. pointes chauffantes, pointes magnétiques sensibles aux parois magnétiques). Avantageusement, ladite nanostructure obtenue est choisie dans le groupe constitué par les nanofils, différentes nanopointes 30 fonctionnelles pour les microscopies à champ proche notamment des nanopointes chauffantes ou des nanopointes magnétiques à fort contraste de parois, les nanoguides d'ondes, les capteurs magnétorésistifs, les 2904304 20 interconnexions métalliques et les bilames de courbure contrôlée par champ magnétique. Encore plus avantageusement, ladite nanostructure obtenue est choisie dans le groupe constitué par les réseaux de nanofils de cuivre, les 5 guides d'onde constitués d'empilements nanofils de composition métal/ isolant/ métal, les nanofils magnétorésistifs constitués par exemple de matériaux à magnétorésistance géante et les interconnexions de lignes de cuivre ou d'aluminium destinées à être plaquées à l'envers sur un empilement CMOS . 10 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on peut coller les nanostructures obtenues par ledit procédé de fabrication à la manière d'un tampon à encre sur un autre substrat ou un autre ensemble de couches, pour réaliser par exemple un niveau d'interconnections de lignes de 15 cuivre obtenu en plaquant sur un empilement CMOS (sur lequel doivent être déposées les interconnections) une nanostructure de cuivre préalablement décollée d'un réseau de mesas et conçue pour présenter la forme de ces interconnections. On notera par ailleurs que les substrats pré-gravés servant à 20 la fabrication des nanostructures autosupportées obtenues par le procédé de l'invention peuvent être réutilisés à la manière de moules en nano-impression. Si le revêtement déposé sur le substrat et demeurant au fond des tranchées (i.e. entre les mesas) après décollement n'est pas gênant pour une réutilisation du substrat, du fait qu'il est de très faible épaisseur par rapport à 25 la hauteur des mesas et bien adhérent,

alors ce substrat peut être réutilisé tel quel jusqu'à ce qu'il y ait une trop grande épaisseur de revêtement accumulé au fond des tranchées. Si, par contre, ce revêtement résiduel est gênant, alors on doit nettoyer le substrat avant réutilisation (par exemple via une attaque chimique qui attaque ce dépôt restant sans attaquer le substrat).

30 Les caractéristiques précitées de la présente invention, ainsi que d'autres, seront mieux comprises à la lecture de la description suivante 2904304 21 de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, ladite description étant réalisée en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la figure 1 est une schéma illustrant une première phase de la 5 réalisation de mesas selon l'invention sur un substrat, avant une gravure par attaque isotrope, la figure 2 est un schéma illustrant une seconde phase de la réalisation des mesas ébauchées à la figure 1, après une gravure par attaque isotrope, pour l'obtention de mesas présentant des dimensions inférieures à la 10 résolution de la lithographie utilisée, la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un exemple de substrat pré-gravé qui est doublement nanostructuré via chacune des trois mesas qu'il présente, en vue de l'obtention d'une nanostructure tridimensionnelle selon l'invention, 15 la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un revêtement déposé sur l'une des trois mesas - elle-même nanostructurée du substrat pré-gravé de la figure 3, conformément à l'invention, la figure 5 est une vue en coupe par microscopie électronique à transmission de multicouches magnétiques déposées sur un substrat de 20 silicium naturellement oxydé et pré-gravé sous forme de lignes parallèles, avec une couche de fixation à base de tantale adhérant audit substrat, conformément à l'invention, la figure 6 est une vue en coupe par microscopie électronique en transmission d'un exemple de multicouches Pt/Co déposées sur un 25 substrat de silicium pré-gravé sous forme de mésas en lignes parallèles, conformément à l'invention, la figure 7 est une vue en microscopie électronique à balayage d'un ensemble de nanofils métalliques et magnétiques obtenus selon l'invention par dépôt de multicouches métalliques magnétiques avec 30 une couche de séparation adhésive à base d'or sur un substrat de silicium, naturellement oxydé et pré-gravé sous la forme de lignes parallèles, 2904304 22 la figure 8 est une vue au microscope électronique de nanofils magnétorésistifs obtenus selon l'invention après décollement d'un dépôt de multicouches magnétorésistives formé d'un empilement de type vannes de spin Pt/NiFe/Co/Cu/Co/NiFellrMn sur un substrat pré-gravé sous forme de 5 lignes parallèles de silicium oxydé naturellement en surface, la figure 9 est une vue schématique en plan illustrant la mise en oeuvre des différentes étapes du procédé selon l'invention pour la fabrication de nano pointes chauffantes, et la figure 10 est une vue schématique en perspective d'un 10 exemple de nanostructure selon l'invention pouvant être utilisée dans une pointe de microscope à force magnétique pour obtenir un contraste de parois avec une très haute résolution. Comme illustré aux figures 1 et 2 avec un substrat 1 de 15 silicium, on peut, par lithographie électronique et gravure ionique réactive, réaliser des nanoreliefs ou mésas 2 en forme de lignes parallèles de 50 nm de large et de 300 nm de haut à partir du fond la du substrat 1 (voir figure 1). Ensuite, en utilisant une étape de gravure isotrope du silicium, on peut attaquer simultanément le sommet 3 des mésas 2 et leurs flancs 4 20 perpendiculairement à leur surface (voir figure 2). Cette gravure isotrope réduit la hauteur des mésas 2, mais en réduit simultanément la largeur. On obtient ainsi des mesas 2 de dimensions inférieures à la résolution de la lithographie utilisée. Les figures 3 et 4 montrent un exemple de réalisation d'une 25 nanostructure 5 dont la face sommitale 3 de chaque nanorelief ou mesa 2 (i.e. le sommet de chaque mesa) n'est pas plane, mais présente une structure tridimensionnelle. Pour cela le substrat 1 a été doublement pré-gravé (voir figure 3) avec, d'une part, des flancs 4 raides délimitant les bords de chaque mesa 2 et, d'autre part, des flancs secondaires 4a moins raides sur chaque 30 face sommitale 3 donnant une géométrie 3D à la nanostructure 5 après décollement du revêtement 6 déposé sur les faces 3 (voir figure 4).

2904304 23 La figure 5 montre un revêtement à multicouches magnétiques déposées sur un substrat de silicium naturellement oxydé et pré-gravé sous forme de lignes parallèles, avec une couche de fixation à base de tantale adhérant audit substrat. Cette couche de tantale forme ainsi de fortes 5 liaisons chimiques avec l'oxyde de silicium du substrat, de sorte à assurer une adhésion satisfaisante du revêtement déposé au substrat à l'emplacement de cette couche de fixation, et donc à empêcher le décollement ultérieur de ce revêtement à cet emplacement. L'image de la figure 6 illustre la structure d'un revêtement 10 déposé par pulvérisation cathodique, en montrant la multicouche déposée au sommet des mésas et dans le fond des tranchées séparant les mésas. Cette figure 6 montre une vue en coupe par microscopie électronique en transmission d'une multicouche (ici Pt 2 nm /Co 0,5 nm)14) déposée sur un substrat de silicium qui a été pré-gravé sous la forme de mésas en lignes 15 parallèles. La largeur des lignes de silicium est de 75 nm et leur hauteur est de 300 nm. Sur les flancs des mésas, le revêtement déposé a un aspect granuleux, du fait qu'il a été déposé en incidence rasante par rapport aux flancs compte tenu que le flux de matière arrive sensiblement perpendiculairement au plan du substrat lors du dépôt. Le dépôt sur les flancs 20 est ainsi discontinu, de par sa texture granulaire. En conséquence, le revêtement déposé au sommet des mésas peut être ensuite physiquement séparé de celui déposé au fond des tranchées, lors de l'opération de décollement selon l'invention du revêtement recouvrant des sommets des mésas. C'est ce qui s'est produit pour les nanofils de la figure 7. 2.5 Ces nanofils de la figure 7 ont été obtenus sur un substrat qui a été pré-gravé sous forme de lignes parallèles de 100 nm de large, distantes bord à bord de 100 nm et séparées par des tranchées de 300 nm, et qui a été recouvert d'une couche de séparation antiadhésive à base d'or à titre de métal noble. Du fait des faibles liaisons chimiques entre l'or et l'oxyde de 30 silicium, le revêtement multicouche déposé au sommet des mesas s'est détaché après clivage du substrat, formant les nanofils observés à la figure 7.

2904304 24 Même si le revêtement déposé n'est pas parfaitement discontinu sur les flancs, il est clair que, lorsque ces flancs sont choisis proches de la perpendiculaire à la face sommitale ou sommet des mesa, compte tenu du caractère directif des dépôts selon l'invention, les zones de 5 continuité sont très fines par rapport à l'épaisseur du revêtement déposé sur les surfaces parallèles au plan du substrat (sommet des mesas en particulier). En conséquence, lors de l'opération de décollement, le revêtement déposé sur les flancs va constituer une zone de fragilité qui va facilement se rompre, contrairement au revêtement déposé sur les sommets des mésas. Cela est 10 facilité par la résistance des diverses couches de revêtement déposées et par les angles vifs entre, d'une part, les faces planes sommitales ou de fond (e.g. des tranchées) et, d'autre part, les flancs connexes s'étendant à partir de ces faces de fond. La figure 8 montre une vue par microscopie électronique à 15 balayage d'un exemple de nanofils magnétorésistifs obtenus par décollement de matériaux du type vannes de spin (Pt I NiFe 3 nm /Co 1 nm/ Cu 2,5 nm I Co 1 nm / NiFe 2 nm / IrMn 7 nm /Pt 3 nm), avec des réseaux de lignes parallèles similaires à ceux des figures 5 et 7. Plus précisément, le dépôt de la vanne de spin a débuté par le dépôt d'une couche de séparation à base de 20 platine qui adhère faiblement à la silice, ce qui a favorisé le décollement ultérieur des nanofils ainsi formés. Exemples de réalisation de nano pointes aux propriétés spécifiques pour la microscopie à champ proche : 25 On a mis en oeuvre le procédé selon l'invention pour la fabrication de diverses pointes de microscopie à champ proche (pointes chauffantes et de pointes magnétiques à fort contraste de parois et forte résolution). 30 a) Fabrication d'une nano pointe chauffante (voir figure 9) : 2904304 25 Dans cet exemple de réalisation, la nano pointe est constituée d'une partie nanoscopique qui est destinée à être en interaction avec l'échantillon, et d'une partie macroscopique qui est destinée à permettre la manipulation de la nano pointe et sa fixation au cantilever du microscope à 5 champ proche. On a utilisé la lithographie pour obtenir la partie nanoscopique (i.e. la pointe) et une partie micro ou submicronique. Au préalable, on a pré-gravé un substrat 1 de silicium selon le motif 10 identifié à la figure 9. Ce motif 10 est donc la partie en forme de tranchée dans le substrat 1.

10 Sur l'oxyde natif du silicium, on a déposé ensuite sur tout l'échantillon, par une technique de PVD - par exemple la pulvérisation cathodique - une couche de séparation antiadhésive de platine de 10 nm qui favorise le décollement ultérieur du revêtement. En utilisant un masque de résine, on a ensuite déposé sur 15 l'ensemble de la zone 10 de la gravure un revêtement 6 formé d'une multicouches sandwich Cu 10 nm / SiO2 40 nm I Cu 10 nm (les épaisseurs sont données ici à titre d'ordres de grandeur), ce dépôt étant effectué en incidence sensiblement perpendiculaire au plan du substrat 1. La partie utile en tant que pointe chauffante correspond à la zone 11 sur la figure 9.

20 On remarquera que dans la zone A de la figure 9, la distance L séparant le bord de gravure du silicium est beaucoup plus faible que dans la partie B, laquelle représente l'apex de la pointe. La dernière étape de dépôt a consisté à déposer en incidence oblique une couche de tantale 12 ou d'un autre matériau fortement résistif, 25 pour créer un court-circuit uniquement sur la partie nanométrique. L'angle d'incidence du dépôt de la couche de tantale 12 par rapport au plan du substrat 1 devait être tel que cette couche 12 recouvrait toute la tranche de Cu / SiO2 / Cu au niveau de la partie B, mais cet angle était nul par ailleurs en raison de l'effet d'ombrage dû au plan du substrat 1.

30 Ainsi, seule l'apex B de la pointe s'est trouvée court-circuitée par la couche de tantale 12. Bien entendu, du tantale a été également déposé sur la couche de Cu supérieure, mais cela n'était pas gênant.

2904304 26 On a ensuite décollé le revêtement 6 déposé sur la zone 11, et l'on a mis en contact électrique la couche de Pt/Cu sur une face de la nanostructure dans sa partie macroscopique, et la couche de Cu/Ta située sur la face opposée.

5 Si l'on applique une tension électrique entre ces deux contacts de part et d'autre de la couche isolante de SiO2, le courant électrique circule alors dans une des couches métalliques vers l'apex B de la pointe puis à travers la couche de tantale 12 déposée sur l'apex B, et repart par la couche métallique opposée. Comme la partie la plus résistive du circuit électrique est 10 la couche de tantale 12 à l'apex B de la pointe, il se produit un échauffement très localisé à cet endroit-là. On notera que ce type de nano pointe peut être avantageusement utilisé par exemple pour écrire une information de façon thermomagnétique sur un médium magnétique, par combinaison d'un 15 échauffement local et de l'application d'un champ magnétique modéré. b) Fabrication d'une nano pointe magnétique à fort contraste de parois : 20 Un autre exemple de réalisation de pointes pour microscopie à force magnétique est illustré à la figure 10. La forme de la pointe C peut être similaire à celle de la figure 9, mais le matériau déposé est ici le suivant : Pt 10 nm (couche de séparation pour le décollement) / CoFe 3 nm/ Ru 0,7 nm/ CoFe 3 nm/ SiO2 50 nm (revêtement). 2.5 En effet, le ruthénium (Ru) est connu pour induire un fort couplage antiferromagnétique entre les aimantations des deux couches magnétiques 13 et 14 de CoFe (90/10) pour des épaisseurs de l'ordre de 0,4 à 1 nm. En conséquence, les aimantations des deux couches 13 et 14 de 30 CoFe sont maintenues fortement antiparallèles l'une à l'autre. Si une telle pointe C est approchée d'une couche mince magnétique, cette pointe C sera sensible aux parois magnétiques du médium.

2904304 27 En effet comme le moment magnétique de la pointe C est globalement nul, ce moment magnétique ne pourra pas ressentir d'effet du champ magnétique uniforme (à l'échelle de la pointe C) rayonné par les domaines magnétiques. Par contre, au niveau des parois séparant deux domaines, la pointe C 5 ressentira une force qui pourra être détectée. Ce type de pointes peut offrir une grande sensibilité aux parois avec une très bonne résolution spatiale (de l'ordre d'une fraction de l'épaisseur des couches de CoFe). Cette épaisseur peut varier d'une fraction de nanomètres à plusieurs nanomètres en fonction de la sensibilité et de la 10 résolution recherchée. Dans l'empilement, la couche de SiO2 a pour objet de rigidifier la pointe (pour éviter qu'elle ne se déforme en se déplaçant à la surface de l'échantillon, sous l'effet de la topologie de la surface ou de l'action du champ magnétique rayonné). Tout autre matériau rigide non magnétique peut jouer ce rôle (les oxydes en général, tels que SiO2, Al2O3, HfO2, etc., ou 15 des nitrures, tels que TiN et WN), pour mettre en court-circuit les deux électrodes de cuivre uniquement au bout de la partie nanoscopique.

2904304 28 Utilisation du procédé selon l'invention pour la réalisation de niveaux métalliques en microélectronique : Certaines étapes de la technique CMOS , comme la 5 réalisation d'un niveau d'interconnections métalliques, pourraient être réalisées en utilisant le procédé de fabrication de nanostructures selon l'invention. Le principe de cette utilisation du procédé de l'invention est le suivant. Il consiste à déposer au préalable, sur un substrat pré-gravé 10 sous forme de mesas dont les sommets ont la forme de toutes les interconnections à réaliser au niveau considéré, une couche de séparation de faible adhésion au matériau déposé, puis un revêtement de ce matériau servant pour les interconnections (par exemple du cuivre). Au contraire, sur le matériau déposé, on redépose une 15 couche qui aura une forte adhésion avec la dernière couche sur laquelle les interconnections doivent être réalisées (par exemple en SiO2 avec localement des lignes de cuivre). On vient alors plaquer à l'envers le substrat pré-gravé avec le matériau déposé sur la plaque CMOS qui doit recevoir le niveau d'interconnections. L'alignement doit être très bien contrôlé pour que les20 interconnections se trouvent aux emplacements qui conviennent. Ce type de technologie est le même qu'en nano-impression, où le même type d'alignement est nécessaire pour réaliser par nanoimpression des étapes technologiques au-dessus des niveaux déjà réalisés. Par pressage, là aussi comme en nano-impression, on peut alors favoriser 25 l'adhésion du dépôt réalisé sur le sommet des mésas à la couche supérieure de la plaque CMOS . Comme une couche a été prévue pour favoriser cette adhésion (par exemple une couche de tantale qui adhérera bien au SiO2), les nanostructures au sommet des mésas se décolleront du substrat initial pour se coller sur la plaque CMOS aux emplacements désirés. Cette technique 30 s'apparente ainsi à un tampon sur lequel on dépose de l'encre, puis qu'on vient plaquer sur une feuille sur laquelle l'encre se dépose.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1) Procédé de fabrication d'une nanostructure (5) comprenant les étapes suivantes : - une pré-structuration d'un substrat (1) adapté pour recevoir ladite nanostructure pour la formation d'au moins un nanorelief (2) sur ledit substrat, ledit ou chaque nanorelief présentant des flancs (4) s'étendant à partir d'un fond (la) dudit substrat et une face sommitale (3) s'étendant à partir desdits flancs, puis - un dépôt directif sur ledit substrat ainsi pré-structuré d'un revêtement (6) monocouche ou multicouches qui est prévu suffisamment résistant pour former ladite nanostructure, caractérisé en ce que ledit procédé comprend en outre : -l'adjonction audit substrat pré-structuré sur au moins une 15 partie de sa surface, ou bien audit revêtement, d'une couche de séparation apte à permettre, par action extérieure de type mécanique, thermomécanique ou vibratoire, une séparation totale ou partielle dudit revêtement et dudit substrat, et - l'exercice de cette action extérieure sur ledit substrat et/ou 20 ledit revêtement pour récupérer sélectivement, pour ledit ou chaque nanorelief, une portion sommitale et/ou une portion de creux dudit revêtement correspondant respectivement à ladite face sommitale et/ou audit fond du substrat, par désolidarisation de cette ou de ces portion(s) d'avec le reste dudit revêtement déposé sur ledit substrat, de telle sorte que ladite portion 25 sommitale et/ou ladite portion de creux ainsi récupérée(s) constitue(nt) tout ou partie de ladite nanostructure.

2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait croître ledit revêtement (6) déposé sur la face sommitale (3) dudit ou de 30 l'un au moins desdits nanoreliefs (2) sensiblement dans la direction de l'épaisseur dudit revêtement, mesurée à partir de ladite face sommitale. 10 2904304 3o

3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on recouvre ledit substrat pré-structuré (1) de ladite couche de séparation, puis en ce que l'on dépose ledit revêtement (6) sur cette couche de séparation.

4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on adjoint ladite couche de séparation audit substrat (1) par adsorption sur ce dernier d'une couche moléculaire antiadhésive par exemple à base d'un matériau choisi dans le groupe constitué par le polytétrafluoroéthylène, le C4F8 et le CF2.

5) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on adjoint ladite couche de séparation audit revêtement (6) à déposer sur ledit substrat (1) pré-structuré, de telle manière que cette couche de séparation forme une sous-couche interne dudit revêtement recouvrant ledit substrat lors de ce dépôt.

6) Procédé selon la revendication 3 ou 5, caractérisé en ce que ladite couche de séparation est apte à former une interface de faible énergie de liaison avec ledit substrat (1) et est par exemple à base d'au moins un métal noble choisi dans le groupe constitué par l'or, l'argent et le platine, dans le cas où ledit substrat est à base de dioxyde de silicium.

7) Procédé selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on exerce ladite action extérieure sur ledit substrat (1) et/ou ledit revêtement (6) via une action mécanique comprenant une mise en contrainte de torsion et/ou de flexion et/ou de clivage dudit substrat.

8) Procédé selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en 30 ce que l'on exerce ladite action extérieure sur ledit substrat (1) et/ou ledit revêtement (6) via une action thermomécanique résultant des différences 5 2904304 31 entre les coefficients de dilatation thermique respectifs dudit revêtement et dudit substrat.

9) Procédé selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en 5 ce que l'on exerce ladite action extérieure sur ledit substrat (1) et/ou ledit revêtement (6) via une action vibratoire comprenant une transmission d'ultrasons au substrat recouvert dudit revêtement.

10) Procédé selon une des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce que l'on incorpore en outre, localement entre ledit substrat (1) pré-gravé et ledit revêtement (6), une couche de fixation qui présente une interface d'énergie de liaison élevée avec ledit substrat pour maintenir une partie dudit revêtement fixée sur ledit substrat et qui est par exemple de tantale ou de titane, dans le cas où ledit substrat est à base de dioxyde de 15 silicium.

11) Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit ou chaque nanorelief (2) présente une forme de plateau allongé dont les flancs (4) forment avec le fond (la) dudit substrat (1) 20 et/ou avec ladite face sommitale (3) un ou des angle(s) de dépouille ou de contre-dépouille compris entre 60 et 120 .

12) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite ou chaque face sommitale (3) est sensiblement plane. 25

13) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite ou chaque face sommitale (3) comporte elle-même au moins un nanorelief secondaire qui présente des dimensions caractéristiques inférieures à celles dudit ou chaque nanorelief (2), et qui présente des flancs secondaires (4a) se terminant par un sommet et moins abrupts que ceux dudit ou de chaque nanorelief. 2904304 32

14) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les flancs secondaires (4a) dudit ou chaque nanorelief secondaire présentent un angle sensiblement égal à 45 et définissent une profondeur de pré-gravure supérieure à l'épaisseur dudit revêtement (6) déposé.

15) Procédé selon une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que la ou chaque couche dudit revêtement (6) présente une section de forme galbée par rapport à un plan transversal ou oblique dudit nanorelief (2). 10

16) Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre l'étape de pré-structuration du substrat (1) par une technique de gravure ionique réactive.

17) Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre l'étape de dépôt, sur le substrat (1) pré-structuré, du revêtement (6) destiné à former ladite nanostructure (5) par une technique de pulvérisation cathodique.

18) Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape consistant à récupérer sélectivement la portion sommitale dudit revêtement (6) par désolidarisation de ce dernier d'avec la face sommitale (3) dudit ou de l'un au moins desdits nanoreliefs (2) est totalement dépourvue d'attaque chimique ou ionique. 25

19) Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite nanostructure (5) obtenue comporte au moins une première partie de type nanoscopique et au moins une seconde partie de type microscopique ou macroscopique, laquelle est utilisable pour manipuler 30 individuellement ladite nanostructure. 5 15 20 2904304 33

20) Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite nanostructure (5) obtenue est choisie dans le groupe constitué par les nanofils, les nanopointes chauffantes (B) de microscopie à champ proche, les pointes magnétiques (C) à fort contraste de 5 parois, les nanoguides d'ondes, les capteurs magnétorésistifs, les interconnexions métalliques et les bilames de courbure contrôlée par champ magnétique.

21) Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que 10 ladite nanostructure (5) obtenue est choisie dans le groupe constitué par les réseaux de nanofils de cuivre ou d'Aluminium, les guides d'onde constitués d'empilements nanofils de composition métal/ isolant/ métal, les nanofils magnétorésistifs et les interconnexions de lignes de cuivre ou d'aluminium destinées à être plaquées à l'envers sur un empilement CMOS . 15