Développement de moules intrinsèquement antiadhésifs pour l'étude du collage en nano-impression

• Main Author: Bossard, Maxime
• Other Authors: Grenoble Alpes
• Language: fr
• Published: 2016
• Subjects: Nanoimpression; Adhérence; Matériaux; Couches minces; Carbone adamantin; Carbure de silicium; Nanoimprint; Adhesion; Materials; Thin films; Diamond-like carbon; Silicon carbide; 620
• Online Access: http://www.theses.fr/2016GREAT010/document

La nano-impression est une technique de lithographie qui consiste à reproduire les motifs contenus dans un moule, par pressage de celui-ci sur un film de résine. Cette technologie – rapide et peu coûteuse à mettre en oeuvre – est prometteuse mais son utilisation à l’échelle industrielle nécessite encore des améliorations notamment en termes de limitation de la défectivité des motifs reproduits. Des solutions existent pour pallier cette limitation, à travers notamment l’utilisation de traitements antiadhésifs qui se greffent en surface des moules et permettent de favoriser les étapes de démoulage. Cependant, ces traitements de moules ont une durée de vie limitée, ce qui limite la rentabilité globale du procédé de nano-impression.Ce projet de thèse s’intéresse à la question de la durabilité des moules et propose des matériaux alternatifs pour la fabrication de moules de nano-impression.Pour répondre aux exigences des acteurs de la nano-impressions, quatre matériaux (le Diamond-like carbon, le carbure de silicium et leurs versions dopées en fluor) ont été développés pour une utilisation en tant que matériaux de moules alternatifs au silicium et au quartz. La caractérisation des propriétés physiques et physico-chimiques a été réalisée de sorte à sélectionner les matériaux les plus prometteurs qui ont ensuite été structurés pour une utilisation en tant que moules fonctionnels.Les propriétés d’adhérence de ces matériaux ont ensuite été caractérisées tant en nano-impression assistée par ultraviolets qu’en nano-impression thermique. Ces essais ont permis de montrer que les matériaux développés, malgré une grande énergie de surface, présentent intrinsèquement un caractère antiadhésif lié à leur inertie chimique. === Nanoimprint is a lithography technology which consists in structuring a polymer film by pressing a structured mold into it. This promising method is low-cost and has a high throughput, but its implementation in industry still requires improvements, particularly regarding the defectivity of imprinted structures. To circumvent this defectivity, the use of antiadhesive treatments, grafted to the mold surface has been developed to facilitate the demolding step. However, these treatments have a limited lifespan, thereby empeding the global nanoimprint cost-effectiveness.This thesis focuses on mold durability and suggests alternative materials for the fabrication of nanoimprint molds.To match nanoimprint requirements, four materials (Diamond-like carbon, Silicon carbide and their fluorine-doped versions) were developed to be used as alternatives to silicon and quartz. Physical and physico-chemical characterization were carried out, so as to determine the best candidates that were then patterned, leading to usable molds.Adhesion properties of these materials were then characterized both in UV-nanoimprint and thermal-nanoimprint procedures. These investigations showed that despite their high surface energies, the developed materials exhibit intrinsically antiadhesive properties, thanks to their chemical inertness.