Une infinité de possibilités pour les dispositifs nanométriques

L’automne dernier, le 3IT a fait l’acquisition d’un nouvel équipement ultra performant dédié à l’écriture nanométrique par la technologie du faisceau d’électrons. Le « Raith Electron-Beam Pattern Generator 5200 », alias EBPG, permet d’avoir une meilleure précision, ce qui bénéficie aux chercheurs de l’Institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT) et de l’Université de Sherbrooke, tout en comblant un besoin au sein de la Chaine d’innovation intégrée.

Si on la compare aux machines généralement retrouvées en milieu académique, le EBPG 5200 est plus performant, plus automatisé, et offre un meilleur rendement. Cet appareil de miniaturisation permet notamment la fabrication de puces électroniques de prochaines générations, utiles dans la conception de futurs ordinateurs, par exemple.

« C’est l’appareil de sa catégorie qui nous permet d’atteindre la meilleure résolution qu’on pourrait avoir. C’est celui qui permet de tracer les plus petits motifs, et qui travaille de la façon la plus rapide et automatisée. L’EBPG 5200 est en mesure de tracer des lignes de sept nanomètres! » indique Samuel René de Cotret, professionnel de recherche en microscopie et lithographie électronique.

« C’est deux fois plus petit que ce qu’on faisait auparavant! » se réjouit celui qui est employé au 3IT depuis le début de l’année.

Un autre avantage considérable est que l’appareil permet d’écrire sur des gaufres de 200 mm, ce qui le rend très utile pour collaborer avec les partenaires industriels. Notons que l’écriture sur 200mm ne pouvait être réalisée avec aucun autre équipement du 3IT auparavant.

Ça nous permet d’être vraiment à l’échelle du standard, de pouvoir accueillir les industries d’un peu partout et de leur faire sentir qu’on est non pas en arrière de la technologie, mais bien au niveau de celle-ci.

Samuel René de Cotret.

Étant semi-industriel, le EBPG 5200 permet également d’obtenir une meilleure corrélation entre ce qui a été dessiné par le concepteur et ce que la machine produit. Toutes sortes de technologies d’automatisation et de simulation sont intégrées à l’appareil afin de prévoir et compenser les aspects inhérents aux impressions par faisceau d’électrons, comme les effets de proximité entre deux dessins, la densité des dessins, etc.

L’automatisation des travaux d’écriture nécessite souvent certains tests préliminaires et une certaine préparation. « Une fois que c’est fait, on peut lui donner des tâches qu’elle va automatiser, et elle aura un rendement beaucoup plus grand toutes les machines académiques au Canada, soutient le professionnel de recherche. On peut même faire plusieurs travaux un à la suite de l’autre au courant de la nuit ou de la fin de semaine sans avoir être là. »

En plus, pour quelqu’un qui a un minimum de connaissances dans le domaine, l’interface est très conviviale pour une technologie d’une telle complexité.

Avantage pour la Chaine d’innovation intégrée

Le Raith EBPG 5200 est utile pour le 3IT, certes, mais il vient également combler un chaînon manquant de la Chaine d’innovation intégrée, qui regroupe l’Institut quantique (IQ), le 3IT et le Centre de Collaboration MiQro Innovation (C2MI).

« Puisqu’elle est semi-industrielle, la machine permet à des partenaires industriels qui n’ont pas des heures et des heures à passer devant la machine de venir faire des tests, du prototypage ou de petites productions au 3IT », explique Samuel René de Cotret.

« Avant l’acquisition de cette machine, nous ne pouvions pas faire d’écriture par faisceau d’électrons pour nos partenaires TDSi et l’ensemble de l’écosystème du C2MI sans découper les tranches en plus petits morceaux. Nous pouvions donc faire des essais, mais cette découpe mettait fin aux étapes de production des gaufres. Maintenant, nous pourrons faire des étapes de lithographie par faisceau d’électrons sur des gaufres qui resteront en production et qui aboutiront à de vrais prototypes pré-commerciaux et commerciaux », note pour sa part Étienne Grondin, professionnel de recherche et coordonnateur technique du Laboratoire Nanotechnologies et Nanosystèmes (LN2).

L’acquisition de cet équipement a d’ailleurs été rendu possible grâce au financement de 20,5 M$ versés à l’Université de Sherbrooke en 2018 pour la Chaine d’innovation intégrée. Cette subvention visait à bonifier les infrastructures de l’IQ, du 3IT et du C2MI par l’ajout d’équipements clés.

Agir en complémentarité

Un autre équipement utilisant la technologie du faisceau d’électrons avait fait son entrée au 3IT à l’hiver 2020, soit le Raith 150Two, qui fonctionne très bien en complémentarité avec le Raith EBPG.

Le EBPG est conçu pour faire de l’écriture à un niveau industriel, alors que le 150Two est plus versatile et polyvalent. Le 150two est d’ailleurs une excellente machine d’observation et de caractérisation. Un projet est en cours avec le fournisseur Raith afin d’automatiser dans le 150two la caractérisation des écritures faites dans le EBPG 5200.

Le fait d’avoir les deux appareils en parallèle permet de faire de l’écriture automatisée, qui se fait presque toute seule sur le EBPG, et après, de venir faire les observations et la caractérisation sur le 150Two.

M. René de Cotret.

Utilisation du EBPG

Que ce soit pour la photonique, la biophotonique, les dispositifs quantiques ou la nanoélectronique, le EBPG peut servir à tous ces domaines en développement.

« Cette technologie permet vraiment de laisser aller notre imagination », termine le scientifique.

Le Raith EBPG 5200 pique votre curiosité? Vous croyez qu’il vous serait utile dans la réalisation d’un de vos projets? Contactez le responsable de la machine par courriel au Samuel.Rene.de.Cotret@USherbrooke.ca.