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Université de Technologie de Troyes (13/11/2008), Gilles Lérondel (Dir.)
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Lithographie haute résolution assistée par plasmons de surface
Marianne Consonni1, 2

La réduction des dimensions des composants en microélectronique impose d'améliorer constamment la résolution ultime des dispositifs de lithographie. Cependant, ces évolutions deviennent de plus en plus difficiles et coûteuses à mettre en oeuvre et pourraient favoriser l'apparition de techniques de lithographie alternatives, comme la lithographie assistée par plasmons de surface. L'objectif de cette thèse a consisté à évaluer les performances, les contraintes et par conséquent les applications possibles et les conditions d'utilisation de cette nouvelle technique. En se focalisant sur les propriétés intrinsèques des films minces métalliques, deux approches complémentaires ont ainsi été développées. La génération d'un champ d'interférences plasmonique a tout d'abord conduit à l'impression, dans une couche de résine photosensible, de motifs relativement complexes mais de résolution limitée; La réalisation d'une lithographie haute résolution assistée par plasmons de surface a ensuite été abordée à travers la conception d'une nanosource optique compacte et efficace, la géométrie obtenue pouvant également être adaptée pour générer des motifs arbitraires ou réaliser une source accordable en longueur d'onde. Les différents résultats indiquent que cette technique de champ proche bas coût serait particulièrement bien appropriée à des besoins de lithographie ponctuels et/ou spécifiques, mais que les systèmes étudiés pourraient aussi être utilisés pour d'autres applications, comme le stockage optique par exemple.
1:  LNIO - Laboratoire de Nanotechnologie et d'Instrumentation Optique
2:  LETI - Laboratoire d'Electronique et des Technologies de l'Information
optique en champ proche – plasmons – lithographie – interférence (optique) – lentille (optique) – simulation par ordinateur – logiciels

High resolution surface-plasmon-assisted-lithography
The reduction of the components dimensions in microelectronics requires a constant improvement of the lithography tools resolution. However, these evolutions become more and more difficult and expensive to operate and could facilitate the appearance of alternative lithography techniques, such as surface-plasmon-assisted lithography. The objective of this Ph.D consists in estimating the performances, the constraints and thus the possible applications and working conditions of this new technique. By focusing on the intrinsic properties of thin metallic films, two complementary approaches were developed. First, the generation of a plasmonic interference field led to print relatively complex but resolution-limited patterns in a photosensitive resist. Then, the realization of highly resolved surface-plasmon-assisted lithography was studied through the conception of a compact and efficient optical nanosource, which geometry can also be adapted to generate arbitrary patterns or to realize a wavelength-accordable source. The results indicate that this near-field and low cost technique would be particularly well-appropriate for specific needs in lithography and that the proposed systems could also be used for other applications, such as optical data storage for example.
near-field optics – plasmons (physics) – lithography – interference (light) – photonics – lenses – computer simulation (software)

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