WO2005061372A1 - Procede de realisation d'une structure comportant au moins un evidement - Google Patents

Procede de realisation d'une structure comportant au moins un evidement Download PDF

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WO2005061372A1
WO2005061372A1 PCT/FR2004/050708 FR2004050708W WO2005061372A1 WO 2005061372 A1 WO2005061372 A1 WO 2005061372A1 FR 2004050708 W FR2004050708 W FR 2004050708W WO 2005061372 A1 WO2005061372 A1 WO 2005061372A1
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region
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recess
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PCT/FR2004/050708
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Laurent Mollard
Stéfan LANDIS
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Commissariat A L'energie Atomique
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    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip

Definitions

  • the invention relates to a process for producing a structure comprising at least one recess and in particular at least one recess of micrometric or nanometric size. It relates in particular to the production of channels and reservoirs for micro-systems using microfluidic techniques to circulate liquids or gases.
  • the invention finds applications in the field of biotechnology with all the analyzes of molecules which relate to it as well as to the concept of associated filtering.
  • Microfluidics and nanofluidics have been the subject of intense research in recent years in view of the number of papers published in scientific journals. These microfluidic systems seem very attractive for biological applications (separation of DNA, proteins, diagnosis.), For the synthesis of molecules, for the development of sensors, or even the printheads for printers. These systems have the advantage of being able to process much lower product volumes than more conventional systems (such as "capillary electrophoresis”) with shorter analysis times. To date, several experimental methods make it possible to produce such systems with more or less conventional tools.
  • a first process is soft lithography (nano-printing and "hot embossing") of elastomers or polymers, followed by a layer deposition or transfer step.
  • a second process is the micro-machining of silicon or glass substrates. We can refer to this subject in WD VOLKMUTH and RH AUSTIN, Nature 358, 600 (1992).
  • a third process is laser ablation. One can refer to this subject to MA ROBERTS et al., Anal. Chem. 64, 1926 (1992).
  • a fourth method is injection into a mold. One can refer to this subject to RM McCORMICK et al., Anal. Chem. 69, 2626 (1997).
  • a fifth method is the use of a sacrificial layer of resin. One can refer on this subject to CK HARNETT et al., JV Sci. Technol. B 19 (6), 2842 (2001) and X.
  • a method for producing a structure which may include recesses of micro- or nanometric size.
  • the subject of the invention is therefore a method for producing a structure comprising at least one buried recess, characterized in that it comprises the following steps: a) deposition on a support of a layer of a non-organic material having a first chemical state, b) localized treatment of said layer to pass the treated part of said layer into a second chemical state and thus delimit in said layer a region corresponding to said recess to be produced, the material of said region being in a chemical state chosen between the first and second chemical state and different from the rest of said layer, c) elimination of the untreated part of said layer, d) encapsulation of the treated part in an encapsulation material, e) elimination of all or part of the material from said region to obtain said recess.
  • the second chemical state of the inorganic material is understood to mean a modification of the material which is initially in a first chemical state such as oxidation, reduction, vaporization of one of its constituents, desorption, modification of its structure crystalline, etc.
  • the localized treatment can be a treatment chosen from exposure to photonic radiation, electronic bombardment, ionic bombardment, heat treatment, application of an electromagnetic field and the passage of an electric current or a combination of these treatments.
  • the elimination step may be a step of dissolving the material forming said region.
  • the preceding steps are repeated to obtain a superposition of layers each comprising at least one recess.
  • the encapsulation material can be planarized until it reaches the upper surface of said region.
  • the method comprises repeating the steps preceding step e) to obtain a superposition of layers intended to provide reservoirs at the end of step e), alternating with layers intended to provide channels at the end of step e), the channels of a layer putting in fluid communication the reservoirs of the adjacent layers, the width of the channels of the different layers intended to provide channels being provided to obtain a progressive filtration structure of a liquid.
  • the method may further comprise, after the localized treatment step, an annealing step.
  • the layer of inorganic material is a layer of HSQ
  • the localized treatment is an electron bombardment
  • the annealing step providing a region treated with Si0 2 .
  • the layer of inorganic material is a layer of A1F
  • the localized treatment is an electron bombardment providing a region treated with aluminum.
  • the recess can have at least one micrometric or nanometric size.
  • the inorganic material can be chosen so that the localized treatment only modifies the treated part.
  • the present invention makes it possible to produce nanometric-sized recesses, for example channels 20 nm in width, or even less. It therefore allows the production of devices having channels and reservoirs for applications in microfluidics or biotechnology for example. Furthermore, the method according to the invention makes it possible to produce structures in three dimensions without complicating the necessary technological steps.
  • This new process makes it possible to overcome the weak points of the other processes of the prior art: - all the geometric dimensions of the structures can be controlled very precisely (to a few nanometers); - The proposed process does not require demolding or bonding steps and therefore overcomes the problems associated with these particular steps; - In the case of the use of a sacrificial layer, this method also makes it possible to use a wider choice of materials covering the channels, since the proposed method is not limited in temperature.
  • the invention is based on the use of a material whose physicochemical properties can be modified following a treatment, for example following exposure under photonic radiation or electron or ion bombardment. This material can be called "resin" by analogy with organic or mineral materials used for lithography.
  • FIGS. 1A to 1E are cross-section views illustrating the production of a nanometric-sized channel in a structure by the method according to the present invention.
  • FIG. 1A shows a support 1 on which a layer 2 of non-organic material having a first chemical state has been deposited and capable of presenting a second chemical state following a specific treatment.
  • FIG. 1B shows layer 2 undergoing a localized treatment, for example electronic bombardment 3, over the entire thickness of layer 2.
  • This localized treatment is chosen to pass the part of layer 2 receiving it into a second state chemical.
  • a region 4 is obtained, the width of which is determined by the width of the electron beam 3.
  • the layer 2 then comprises a region 4 of a chemical nature different from the rest of the layer.
  • a selective attack can then be practiced to eliminate either the treated region or the rest of the layer. Eliminating region 4 would provide an open channel.
  • the method can be continued in the following manner, in relation to FIGS. 1C to 1E.
  • the part of the untreated layer 2 undergoes selective dissolution so as to keep only the region, treated 4 on the support 1. This is shown in FIG. 1C.
  • the face of the support 2 supporting the treated region 4 is covered with an encapsulation material 5 (see FIG. 1D).
  • the encapsulation material is chosen so that it also has selectivity with respect to the material of the treated region 4.
  • the treated region 4 is therefore buried in the structure constituted by the support 1 and the material encapsulation 5.
  • FIGS. 2A to 2F are cross-section views illustrating the production of nanometric-sized channels arranged at different levels in a structure, by the method according to the present invention.
  • the start of the process is identical to the process described above and illustrated by FIGS. 1A to 1E.
  • the process is carried out as above until a structure identical to that illustrated in FIG. 1D is obtained.
  • the encapsulation material is planarized until it reaches the upper surface of the treated region.
  • FIG. 2A is obtained and comprising a support 11, a treated region 14 surrounded by an encapsulation material 15.
  • a localized treatment for example an electronic bombardment 23 over the entire thickness of the layer 22, is carried out (see FIG. 2C). This localized treatment passes the part of the layer 22 receiving it in a second chemical state.
  • a region 24 is obtained whose width is determined by the width of the electron beam 23. It can be seen in FIG. 2C that the regions 14 and 24 are not superimposed.
  • the part of the untreated layer 22 undergoes selective dissolution so as to keep only the treated region 24 on the layer formed by the juxtaposition of the region 14 and the encapsulation material 15. This is shown in FIG. 2D .
  • an encapsulation material 25 identical to the encapsulation material used previously, is deposited to encapsulate the treated regions 14 and 24 and the encapsulation material 15 (see FIG. 2E). It remains to dissolve the treated regions without modification of the encapsulation materials 15 and 25 to obtain a structure comprising two buried channels 16 and 26 of nanometric size (see FIG. 2F).
  • the method according to the invention can be applied to obtaining a structure allowing progressive filtration of a liquid.
  • a three-dimensional filtering can be constituted by repeating the technological brick described previously and by alternating reservoirs and filtering nanochannels of decreasing sizes. These nanochannels can have widths less than 20 nm.
  • Figure 3 shows a first progressive filtration structure on four levels. The structure of Figure 3 consists of a superposition of reservoirs, two successive reservoirs being separated by a wall pierced with nanochannels. The reservoirs and the nanochannels are successively formed by deposits of layers of an inorganic material and localized treatments of large size for the reservoirs and of small size for the channels. A final dissolution allows the formation of reservoirs and channels.
  • FIG. 3 shows flat tanks 30,
  • the wall 31 is pierced with channels 41 10 nm wide.
  • the wall 33 is pierced with channels 43 20 nm wide.
  • the wall 35 is pierced with channels 45 50 nm wide.
  • the wall 37 is pierced with channels 47 100 nm wide.
  • the liquid to be filtered containing molecules of different sizes symbolized by circles, is injected into the filter from the top towards the bottom.
  • the outlet 56 allows the evacuation of the product to. filter containing molecules of sizes between 50 and 100 nm.
  • the output 54 allows the evacuation of molecules of sizes between 20 and 50 nm.
  • the output 52 allows the evacuation of molecules of sizes between 10 and 20 nm.
  • the output 50 allows the evacuation of molecules of sizes less than 10 nm.
  • Figure 4 shows a second progressive filtration structure on four levels.
  • the wall channels 31, 33, 35 and 37 do not have the form of slots but have the form of holes.
  • the wall 31 has series of aligned holes 41 '.
  • the wall 33 has series of aligned holes 43 '.
  • the wall 35 has series of aligned holes 45 '.
  • the wall 37 has series of aligned holes 47 ′.
  • the inorganic material having a first chemical state can advantageously be hydrogen silsesquioxane (HSQ). Its deposition on a silicon support can be carried out using a spinner as for a conventional organic resin.
  • HSQ hydrogen silsesquioxane
  • the deposition can be followed by annealing at low temperature (chosen for example 150 and 220 ° C).
  • the localized treatment can be carried out by exposure to an electron beam, for example of the order of a few eV to a few hundred keV.
  • Selective dissolution of the untreated region can be achieved using a basic aqueous solution.
  • the encapsulation material can be silicon.
  • annealing at high temperature for example at 450 ° C.
  • This modification is an intrinsic property of the HSQ material and does not depend on the underlying layer from which the structure is made.
  • HSQ provides very good resolution with sizes of treated regions less than 10 nm and low roughness. This possibility of producing patterns with very low roughness makes it possible to obtain nanochannels with characteristics that are well controlled in terms of pressure drops for fluid flow for example.
  • a layer of silicon deposited by a standard deposition technique for example sputtering, CVD or PECVD
  • hydrofluoric acid recesses of nanometric size in silicon are obtained.
  • A1F 3 which can be considered as a mineral resin.
  • This material after electronic isolation, makes it possible to produce aluminum patterns (the development is self-generated via the desorption of fluorine). We can then resume the succession of steps for the realization of a three-dimensional structure, knowing that it is possible to remove the aluminum with a solution of H 3 P0 4 at 80 ° C.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de réalisation d'une structure comportant au moins un évidement enterré. Ce procédé comprend les étapes suivantes : dépôt sur un support (1) d'une couche d'un matériau non organique (2) présentant un premier état chimique ; traitement localisé (3) de ladite couche (2) pour faire passer la partie traitée de ladite couche dans un deuxième état chimique et pour ainsi délimiter dans ladite couche une région (4) correspondant audit évidement à réaliser, le matériau de ladite région (4) étant dans un état chimique choisi entre le premier et le deuxième état chimique et différent du reste de ladite couche ; élimination de la partie non traitée de ladite couche (2) ; encapsulation de la partie traitée (4) dans un matériau d’encapsulation (5) ; élimination de tout ou partie du matériau de ladite région pour obtenir ledit évidement.

Description

PROCEDE DE REALISATION D'UNE STRUCTURE COMPORTANT AU MOINS UN EVIDEMENT
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte à un procédé de réalisation d'une structure comportant au moins un évidement et en particulier au moins un évidement de taille micrométrique ou nanométrique . Elle concerne en particulier la réalisation de canaux et de réservoirs pour des micro-systèmes utilisant les techniques de la microfluidique pour faire circuler des liquides ou des gaz. L'invention trouve des applications dans le domaine de la biotechnologie avec l'ensemble des analyses de molécules qui s'y rapportent ainsi qu'à la notion de filtrage associé.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE La microfluidique et la nanofluidique ont fait l'objet ces dernières années de recherches intenses au regard du nombre de papiers publiés dans les revues scientifiques. Ces systèmes microfluidiques semblent très attractifs pour des applications biologiques (séparation de l'ADN, de protéines, diagnostic.) , pour la synthèse de molécules, pour la mise au point de capteurs, voire les têtes d'impression pour les imprimantes. Ces systèmes ont l'avantage de pouvoir traiter des volumes de produits bien inférieurs aux systèmes plus conventionnels (comme par exemple la "capillary electrophoresis") avec des temps d'analyses plus courts. A ce jour, plusieurs procédés expérimentaux permettent de réaliser de tels systèmes avec des outils plus ou moins classiques. Un premier procédé est la lithographie douce (nano-impression et "hot embossing") d'élastomères ou de polymères, suivie d'une étape de dépôt ou de report de couche . On peut se reporter à ce propos aux articles suivants : - S.R. QUAKE et A. SCHERER, Science 290, 1536 (2000), - H. CAO et al., Appl. Phys . Lett . 81, 174 (2002) , - V. STUDER et al., Appl. Phys. Lett. 80,
3614 (2002) . Un deuxième procédé est le micro-usinage de substrats en silicium ou en verre. On peut se reporter à ce sujet à W. D. VOLKMUTH et R. H. AUSTIN, Nature 358, 600 (1992) . Un troisième procédé est l'ablation laser. On peut se reporter à ce sujet à M. A. ROBERTS et al., Anal. Chem. 64, 1926 (1992) . Un quatrième procédé est l'injection dans un moule. On peut se reporter à ce sujet à R. M. McCORMICK et al., Anal. Chem. 69, 2626 (1997). Un cinquième procédé est l'utilisation d'une couche sacrificielle de résine. On peut se reporter à ce sujet à C. K. HARNETT et al., J.V. Sci. Technol. B 19 (6), 2842 (2001) et à X. WU et al., J. of the Electroche ical Society 149, G 555 (2002) . Pour ce qui est de la nano-impression suivie d'une étape de dépôt, ce procédé permet certes de réaliser de très petites structures (résolution du moule fait par lithographie électronique) . Toutefois, 1 ' étape de dépôt qui suit ne permet pas de contrôler précisément la forme des canaux ainsi réalisés, puisqu'il y a une différence sensible entre leurs formes après l'étape de lithographie et après le dépôt qui permet de les fermer. Pour la technique de report de couche, celle-ci nécessite d'avoir une surface très plane et sans défaut ce qui est beaucoup plus difficile à obtenir. Ce procédé est similaire à la nano-impression dans la phase de réalisation des motifs et par conséquent tous les points difficiles de cette technologie se retrouvent dans cette approche : • le démoulage qui, dans ce cas, doit être double (décollage du moule et du substrat) , ce qui entraîne de grandes contraintes sur l'épaisseur du film pressé et donc sur la résolution optimale (via le rapport de forme) , • l'uniformité de pressage qui peut engendrer des variations de géométrie non contrôlées, • la réalisation nécessaire du moule. En ce qui concerne le micro-usinage, généralement une gravure plasma ou avec du KOH est réalisée sur le silicium après que des motifs aient été réalisés par lithographie ou "hot embossing" . Le capotage des zones ouvertes se fait par exemple par scellement SDB du silicium ou avec du verre par scellement anodique ou plastique par sérigraphie de colle. Néanmoins, cette technique ne permet pas actuellement de réaliser des canaux dont la taille est inférieur à 50 nm. Pour ce qui est de l'utilisation d'une couche sacrificielle, cette technologie comporte généralement de nombreuses étapes. X. WU et al., dans l'article cité ci-dessus, ont récemment proposé un protocole bien plus simple et qui présente un nombre d'étapes beaucoup moins important. Toutefois, leur procédé ne permet pas de dépasser des températures de 350 °C pour le dépôt d'une couche recouvrant le polymère. Par conséquent, cela limite considérablement les procédés et les matériaux qui peuvent être réalisés par la suite. Dans le domaine de la microfluidique et la nanofluidique, il existe donc un besoin d'obtenir des structures comprenant des éléments constitutifs aptes à la circulation d'un fluide (canaux, réservoirs), de dimensions réduites et sans pour autant compliquer les étapes technologiques nécessaires.
EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour remédier aux inconvénients des procédés décrits ci-dessus, il est proposé un procédé de réalisation d'une structure pouvant comporter des évidements de taille micro- ou nanométrique. L'invention a donc pour objet un procédé de réalisation d'une structure comportant au moins un évidement enterré, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivants : a) dépôt sur un support d'une couche d'un matériau non organique présentant un premier état chimique, b) traitement localisé de ladite couche pour faire passer la partie traitée de ladite couche dans un deuxième état chimique et pour ainsi délimiter dans ladite couche une région correspondant audit évidement à réaliser, le matériau de ladite région étant dans un état chimique choisi entre le premier et le deuxième état chimique et différent du reste de ladite couche, c) élimination de la partie non traitée de ladite couche, d) encapsulation de la partie traitée dans un matériau d' encapsulation, e) élimination de tout ou partie du matériau de ladite région pour obtenir ledit évidement. On entend par deuxième état chimique du matériau non organique, une modification du matériau qui est initialement dans un premier état chimique telle qu'une oxydation, une réduction, une vaporisation de l'un de ses constituants, une désorption, une modification de sa structure cristalline, etc.. Le traitement localisé peut être un traitement choisi parmi une exposition à un rayonnement photonique, un bombardement électronique, un bombardement ionique, un traitement thermique, l'application d'un champ électromagnétique et le passage d'un courant électrique ou une combinaison de ces traitements. L'étape d'élimination peut être une étape de dissolution du matériau formant ladite région. Selon un mode de mise en œuvre particulier, avant l'étape e) , les étapes précédentes sont répétées pour obtenir une superposition de couches comprenant chacune au moins un évidement. Avant chaque répétition, le matériau d' encapsulation peut être planarise jusqu'à atteindre la surface supérieure de ladite région. Selon un autre mode de mise en œuvre particulier, avant la mise en œuvre de l'étape e) , le procédé comprend la répétition des étapes précédant l'étape e) pour obtenir une superposition de couches destinées à fournir des réservoirs à l'issue de l'étape e) , alternant avec des couches destinées à fournir des canaux à l'issue de l'étape e) , les canaux d'une couche mettant en communication fluidique les réservoirs des couches adjacentes, la largeur des canaux des différentes couches destinées à fournir des canaux étant prévue pour obtenir une structure de filtration progressive d'un liquide. Le procédé peut comprendre en outre, après l'étape de traitement localisé, une étape de recuit. Avantageusement, la couche de matériau non organique est une couche de HSQ, le traitement localisé est un bombardement électronique, l'étape de recuit fournissant une région traitée en Si02. Avantageusement aussi, la couche de matériau non organique est une couche de A1F, le traitement localisé est un bombardement électronique fournissant une région traitée en aluminium. L' évidement peut avoir au moins une dimension de taille micrométrique ou nanométrique . Le matériau non organique peut être choisi de sorte que le traitement localisé ne modifie que la partie traitée.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels : - les figures 1A à 1E sont des vues en coupe transversale illustrant la réalisation d'un canal de taille nanométrique dans une structure par le procédé selon la présente invention, - les figures 2A à 2F sont des vues en coupe transversale illustrant la réalisation de canaux de taille nanométrique disposés à des niveaux différents dans une structure, par le procédé selon la présente invention, - la figure 3 est une vue isométrique et en coupe d'une première structure de filtration progressive d'un liquide obtenue par le procédé selon la présente invention, - la figure 4 est une vue isométrique et en coupe d'une deuxième structure de filtration progressive d'un liquide obtenue par le procédé selon 1 ' invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
La présente invention permet la réalisation d' évidements de taille nanométrique, par exemple des canaux de 20 nm de largeur, voire moins. Elle permet donc la réalisation de dispositifs présentant des canaux et des réservoirs pour des applications en microfluidique ou en biotechnologie par exemple. Par ailleurs , le procédé selon 1 ' invention permet de réaliser des structures en trois dimensions sans pour autant compliquer les étapes technologiques nécessaires . Ce nouveau procédé permet de s ' affranchir des points faibles des autres procédés de l'art antérieur : - toutes les dimensions géométriques des structures pourront être contrôlées très précisément (à quelques nanomètres) ; - le procédé proposé ne nécessite pas d'étapes de démoulage ou de collage et par conséquent s'affranchit des problèmes liés à ces étapes particulières ; - dans le cas de l'utilisation d'une couche sacrificielle, cette méthode permet par ailleurs d'utiliser un plus vaste choix de matériaux recouvrant les canaux, puisque le procédé proposé n'est pas limité en température. L'invention est basée sur l'utilisation d'un matériau dont les propriétés physico-chimiques peuvent être modifiées suite à un traitement, par exemple suite à l'exposition sous rayonnement photoniçfue ou bombardement électronique ou ionique. Ce matériau peut être appelé "résine" par analogie avec les matériaux organiques ou minéraux utilisés pour la lithographie. On peut le choisir de sorte que les zones insolées et non insolées puissent être retirées sélectivement du support sans endommager le motif (ou les motifs) restant. Cette étape peut être appelée "développement". Après cette étape de développement, le motif restant peut être recouvert par un matériau choisi de sorte qu'il présente également une sélectivité vis-à-vis du matériau constituant le motif. Après développement du matériau constituant le motif, sans modification du matériau de recouvrement, on obtient un évidement de taille nanométrique dans le matériau de recouvrement. Les figures 1A à 1E sont des vues en coupe transversale illustrant la réalisation d'un canal de taille nanométrique dans une structure par le procédé selon la présente invention. La figure 1A montre un support 1 sur lequel a été déposée une couche 2 de matériau non organique présentant un premier état chimique et apte à présenter un deuxième état chimique suite à un traitement spécifique. Le dépôt de la couche 2 peut être fait par la méthode dite à la tournette, comme pour une résine organique classique. La figure 1B montre la couche 2 subissant un traitement localisé, par exemple un bombardement électronique 3, sur toute l'épaisseur de la couche 2. Ce traitement localisé est choisi pour faire passer la partie de la couche 2 le recevant dans un deuxième état chimique. On obtient une région 4 dont la largeur est déterminée par la largeur du faisceau électronique 3. La couche 2 comprend alors une région 4 de nature chimique différente du reste de la couche. Une attaque sélective peut alors être pratiquée pour éliminer soit la région traitée, soit le reste de la couche. L'élimination de la région 4 fournirait un canal ouvert. Pour obtenir un canal enterré, le procédé peut se poursuivre de la manière suivante, en relation avec les figures 1C à 1E. La partie de la couche 2 non traitée subit une dissolution sélective de manière à ne conserver que la région, traitée 4 sur le support 1. C'est ce que montre la figure 1C. Après cette étape de développement, la face du support 2 supportant la région traitée 4 est recouverte d'un matériau d' encapsulation 5 (voir la figure 1D ) . Le matériau d' encapsulation est choisi de telle sorte qu'il présente également une sélectivité vis-à-vis du matériau de la région traitée 4. La région traitée 4 est donc enterrée dans la structure constituée par le support 1 et le matériau d' encapsulation 5. On peut alors procéder au développement du matériau de la région traitée 4 sans modification du matériau d' encapsulation 5 pour obtenir un canal enterré 6, de taille nanométrique, comme le montre la figure 1E . Le procédé selon l'invention permet d'obtenir des canaux de taille nanométrique sans aucune contrainte de température sur le dépôt du matériau d' encapsulation. Il permet également de réaliser des structures en trois dimensions puisque l'enchaînement des étapes décrit précédemment peut être renouvelé autant de fois que nécessaire pour la réalisation de la structure désirée. Les figures 2A à 2F sont des vues en coupe transversale illustrant la réalisation de canaux de taille nanométrique disposés à des niveaux différents dans une structure, par le procédé selon la présente invention. Le début du procédé est identique au procédé décrit précédemment et illustré par les figures 1A à 1E. Le procédé est mené comme précédemment jusqu'à obtenir une structure identique à celle illustrée par la figure 1D. A ce stade, le matériau d' encapsulation est planarise jusqu'à atteindre la surface supérieure de la région traitée. On obtient la structure représentée à la figure 2A et comprenant un support 11, une région traitée 14 entourée d'un matériau d' encapsulation 15. Ensuite, une nouvelle couche 22, de matériau non organique identique au matériau non organique déposé initialement sur le support 11 (c'est-à-dire dans un premier état chimique), est déposée sur la couche formée par la juxtaposition de la région traitée 14 et du matériau d' encapsulation 15 (voir la figure 2B) . Comme précédemment, un traitement localisé, par exemple un bombardement électronique 23 sur toute l'épaisseur de la couche 22, est réalisé (voir la figure 2C) . Ce traitement localisé fait passer la partie de la couche 22 le recevant dans un deuxième état chimique. On obtient une région 24 dont la largeur est déterminée par la largeur du faisceau électronique 23. On constate sur la figure 2C que les régions 14 et 24 ne sont pas superposées. La partie de la couche 22 non traitée subit une dissolution sélective de manière à ne conserver que la région traitée 24 sur la couche formée par la juxtaposition de la région 14 et du matériau d' encapsulation 15. C'est ce que montre la figure 2D. Après cette étape de développement, un matériau d' encapsulation 25, identique au matériau d' encapsulation utilisé précédemment, est déposé pour encapsuler les régions traitées 14 et 24 et le matériau d' encapsulation 15 (voir la figure 2E) . Il reste à dissoudre les régions traitées sans modification des matériaux d' encapsulation 15 et 25 pour obtenir une structure comprenant deux canaux enterrés 16 et 26 de taille nanométrique (voir la figure 2F) . Le procédé selon l ' invention peut être appliqué à l ' obtention d ' une structure permettant une filtration progressive d ' un liquide . En effet, un filtrage tridimensionnel peut être constitué en répétant la brique technologique décrite précédemment et en alternant réservoirs et nanocanaux filtrants de tailles décroissantes . Ces nanocanaux peuvent avoir des largeurs inférieures à 20 nm. La figure 3 représente une première structure de filtration progressive sur quatre niveaux . La structure de la figure 3 se compose d'une superposition de réservoirs, deux réservoirs successifs étant séparés par une paroi percée de nanocanaux. Les réservoirs et les nanocanaux sont successivement formés par des dépôts de couches d'un matériau non organique et des traitements localisés de grande taille pour les réservoirs et de petite taille pour les canaux. Une dissolution finale permet la formation des réservoirs et des canaux. La figure 3 montre des réservoirs plats 30,
32, 34 et 36 séparés par des parois 31, 33, 35 et 37. La paroi 31 est percée de canaux 41 de 10 nm de largeur. La paroi 33 est percée de canaux 43 de 20 nm de largeur. La paroi 35 est percée de canaux 45 de 50 nm de largeur. La paroi 37 est percée de canaux 47 de 100 nm de largeur. Le liquide à filtrer, contenant des molécules de tailles différentes symbolisées par des ronds, est injecté dans le filtre par le haut en direction du bas. La sortie 56 permet l'évacuation du produit à. filtrer contenant des molécules de tailles comprises entre 50 et 100 nm. La sortie 54 permet l'évacuation des molécules de tailles comprises entre 20 et 50 nm. La sortie 52 permet l'évacuation des molécules de tailles comprises entre 10 et 20 nm. La sortie 50 permet l'évacuation des molécules de tailles inférieures à 10 nm. La figure 4 représente une deuxième structure de filtration progressive sur quatre niveaux. Les mêmes références qu'à la figure 3 représentent les mêmes éléments. Dans cette variante de réalisation, les canaux des parois 31, 33, 35 et 37 n'ont pas la forme des fentes mais ont la forme de trous. Ainsi, la paroi 31 présente des séries de trous 41' alignés. La paroi 33 présente des séries de trous 43' alignés. La paroi 35 présente des séries de trous 45' alignés. La paroi 37 présente des séries de trous 47' alignés. Le matériau non organique présentant un premier état chimique peut avantageusement être de l'hydrogène silsesquioxane (HSQ). Son dépôt sur un support en silicium peut être réalisé à l'aide d'une tournette comme pour une résine organique classique. Le dépôt peut être suivi d'un recuit à basse température (choisi par exemple 150 et 220 °C) . Le traitement localisé peut être réalisé par une exposition à un faisceau d'électrons par exemple de l'ordre de quelques eV à quelques centaines de keV. La dissolution sélective de la région non traitée peut être obtenue au moyen d'une solution aqueuse basique. Le matériau d' encapsulation peut être du silicium. Après l'étape de lithographie, un recuit à haute température (par exemple à 450 °C) sous flux d'azote permet de densifier le matériau de la région traitée qui se transforme alors progressivement en Si02. Cette modification est une propriété intrinsèque du matériau HSQ et ne dépend pas de la couche sous-jacente à partir de laquelle la structure est réalisée. Le spectre infrarouge du silicium amorphe obtenu par croissance est différent de celui obtenu à partir du HSQ. Le HSQ permet d'obtenir une très bonne résolution avec des tailles de régions traitées inférieures à 10 nm et une faible rugosité. Cette possibilité de réaliser des motifs avec une très faible rugosité permet d'obtenir des nanocanaux avec des caractéristiques bien maîtrisées en termes de pertes de charge pour 1 ' écoulement fluidique par exemple . Une fois les motifs (régions traitées) obtenus, ceux-ci peuvent être recouverts d'une couche de silicium déposée par une technique standard de dépôt (par exemple pulvérisation, CVD ou PECVD) et sans limite de température. Enfin, après un développement à l'acide luorhydrique, des évidements de taille nanométrique dans le silicium sont obtenus. L'utilisation du HSQ permet une intégration technologique simple puisque toutes les étapes du procédé sont compatibles avec des salles blanches silicium et font appel à des procédés bien connus. Comme autre matériau non organique utilisable, on peut citer A1F3 qui peut être considérée comme une résine minérale. Ce matériau, après isolation électronique, permet de réaliser des motifs en aluminium (le développement est auto-généré via la désorption du fluor) . On peut ensuite reprendre la succession des étapes pour la réalisation d'une structure tridimensionnelle, sachant qu'il est possible de retirer l'aluminium avec une solution de H3P04 à 80°C.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation d'une structure comportant au moins un évidement enterré (6, 16, 26), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) dépôt sur un support (1, 11) d'une couche (2, 22) d'un matériau non organique présentant un premier état chimique, b) traitement localisé de ladite couche (2, 22) pour faire passer la partie traitée de ladite couche dans un deuxième état chimique et pour ainsi délimiter dans ladite couche une région (4, 14, 24) correspondant audit évidement à réaliser, le matériau de ladite région étant dans un état chimique choisi entre le premier et le deuxième état chimique et différent du reste de ladite couche, c) élimination de la partie non traitée de ladite couche (2, 22) , d) encapsulation de la partie traitée (4, 14, 24) dans un matériau d' encapsulation (5, 15, 25), e) élimination de tout ou partie du matériau de ladite région pour obtenir ledit évidement (6, 16, 26) .
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement localisé est un traitement choisi parmi une exposition à un rayonnement photonique, un bombardement électronique, un bombardement ionique, un traitement thermique, l'application d'un champ électromagnétique et le passage d'un courant électrique ou une combinaison de ces traitements.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite étape d'élimination est une étape de dissolution du matériau formant ladite région.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, avant l'étape e) , les étapes précédentes sont répétées pour obtenir une superposition de couches comprenant chacune au moins un évidement .
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, avant chaque répétition, le matériau d' encapsulation est planarise jusqu'à atteindre la surface supérieure de ladite région.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, avant la mise en œuvre de l'étape e) , le procédé comprend la répétition des étapes précédant l'étape e) pour obtenir une superposition de couches destinées à fournir des réservoirs (30, 32, 34, 36) à l'issue de l'étape e) , alternant avec des couches destinées à fournir des canaux (41, 43, 45, 47) à l'issue de l'étape e) , les canaux d'une couche mettant en communication fluidique les réservoirs des couches adjacentes, la largeur des canaux des différentes couches destinées à fournir des canaux étant prévue pour obtenir une structure de filtration progressive d'un liquide.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, après l'étape de traitement localisé, une étape de recuit .
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche de matériau non organique (2, 22) est une couche de HSQ, le traitement localisé est un bombardement électronique, l'étape de recuit fournissant une région traitée en Si02.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche de matériau non organique est une couche de A1F3, le traitement localisé est un bombardement électronique fournissant une région traitée en aluminium.
10. Procédé selon l'une quelconque des. revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit évidement a au moins une dimension de taille micrométrique ou nanométrique .
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau non organique est choisi de sorte que le traitement localisé ne modifie que la partie traitée.
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