Élaboration d’un simulateur de gravure par plasma de haute densité basé sur une approche cellulaire pour l’étude de profils dans divers matériaux

La réalisation de dispositifs à des dimensions sous-micrométriques et nanométriques demande une maîtrise parfaite des procédés de fabrication, notamment ceux de gravure. La réalisation des ces dispositifs est complexe et les exigences en termes de qualité et de géométrie des profils de gravure imposent de choisir les conditions opératoires les mieux adaptées. Les simulations de l'évolution spatio-temporelle des profils de gravure que nous proposons dans cette thèse s'inscrivent parfaitement dans ce contexte. Le simulateur que nous avons réalisé offre la possibilité de mieux comprendre les processus qui entrent en jeu lors de la gravure par plasma de profils dans divers matériaux. Il permet de tester l'influence des paramètres du plasma sur la forme du profil et donc de déterminer les conditions opératoires optimales. La mise au point de ce simulateur s'appuie sur les concepts fondamentaux qui gouvernent la gravure par plasma. À partir de l'état des lieux des différentes approches numériques pouvant être utilisées, nous avons élaboré un algorithme stable et adaptable permettant de mettre en évidence l'importance de certains paramètres clés pour la réalisation de profils de gravure par un plasma à haute densité et à basse pression. Les capacités de cet algorithme ont été testées en étudiant d'une part la pulvérisation de Si dans un plasma d'argon et d'autre part, la gravure chimique assistée par les ions de SiO2/Si dans un plasma de chlore. Grâce aux comparaisons entre profils simulés et expérimentaux, nous avons montré l'importance du choix de certains paramètres, comme la nature du gaz utilisé et la pression du plasma, la forme initiale du masque, la sélectivité masque/matériau, le rapport de flux neutre/ion, etc. Nous avons aussi lié ces paramètres à la formation de défauts dans les profils, par exemple celle de facettes sur le masque, de parois concaves, et de micro-tranchées. Enfin, nous avons montré que le phénomène de redépôt des atomes pulvérisés entre en compétition avec la charge électrique de surface pour expliquer la formation de profils en V dans le Pt pulvérisé par un plasma d'argon.

L'equus eroticus ou l'image de la femme qui chevauche l'homme dans la gravure européenne au XVIe siècle : érotisme ou propagande antiféministe ?

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Étude fondamentale de la gravure physico-chimique de SiO₂ dans un plasma haute densité

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Simulation de profils de gravure et de dépôt à l’échelle du motif pour l’étude des procédés de microfabrication utilisant une source plasma de haute densité à basse pression

En lien avec l’avancée rapide de la réduction de la taille des motifs en microfabrication, des processus physiques négligeables à plus grande échelle deviennent dominants lorsque cette taille s’approche de l’échelle nanométrique. L’identification et une meilleure compréhension de ces différents processus sont essentielles pour améliorer le contrôle des procédés et poursuivre la «nanométrisation» des composantes électroniques. Un simulateur cellulaire à l’échelle du motif en deux dimensions s’appuyant sur les méthodes Monte-Carlo a été développé pour étudier l’évolution du profil lors de procédés de microfabrication. Le domaine de gravure est discrétisé en cellules carrées représentant la géométrie initiale du système masque-substrat. On insère les particules neutres et ioniques à l’interface du domaine de simulation en prenant compte des fonctions de distribution en énergie et en angle respectives de chacune des espèces. Le transport des particules est effectué jusqu’à la surface en tenant compte des probabilités de réflexion des ions énergétiques sur les parois ou de la réémission des particules neutres. Le modèle d’interaction particule-surface tient compte des différents mécanismes de gravure sèche telle que la pulvérisation, la gravure chimique réactive et la gravure réactive ionique. Le transport des produits de gravure est pris en compte ainsi que le dépôt menant à la croissance d’une couche mince. La validité du simulateur est vérifiée par comparaison entre les profils simulés et les observations expérimentales issues de la gravure par pulvérisation du platine par une source de plasma d’argon.

Étude de la cinétique et des dommages de gravure par plasma de couches minces de nitrure d’aluminium

Une étape cruciale dans la fabrication des MEMS de haute fréquence est la gravure par plasma de la couche mince d’AlN de structure colonnaire agissant comme matériau piézoélectrique. Réalisé en collaboration étroite avec les chercheurs de Teledyne Dalsa, ce mémoire de maîtrise vise à mieux comprendre les mécanismes physico-chimiques gouvernant la cinétique ainsi que la formation de dommages lors de la gravure de l’AlN dans des plasmas Ar/Cl2/BCl3. Dans un premier temps, nous avons effectué une étude de l’influence des conditions opératoires d’un plasma à couplage inductif sur la densité des principales espèces actives de la gravure, à savoir, les ions positifs et les atomes de Cl. Ces mesures ont ensuite été corrélées aux caractéristiques de gravure, en particulier la vitesse de gravure, la rugosité de surface et les propriétés chimiques de la couche mince. Dans les plasmas Ar/Cl2, nos travaux ont notamment mis en évidence l’effet inhibiteur de l’AlO, un composé formé au cours de la croissance de l’AlN par pulvérisation magnétron réactive et non issu des interactions plasmas-parois ou encore de l’incorporation d’humidité dans la structure colonnaire de l’AlN. En présence de faibles traces de BCl3 dans le plasma Ar/Cl2, nous avons observé une amélioration significative du rendement de gravure de l’AlN dû à la formation de composés volatils BOCl. Par ailleurs, selon nos travaux, il y aurait deux niveaux de rugosité post-gravure : une plus faible rugosité produite par la présence d’AlO dans les plasmas Ar/Cl2 et indépendante de la vitesse de gravure ainsi qu’une plus importante rugosité due à la désorption préférentielle de l’Al dans les plasmas Ar/Cl2/BCl3 et augmentant linéairement avec la vitesse de gravure.

Analyse des processus de dérive lors de la gravure profonde du silicium dans des plasmas SF6 et C4F8

L’objectif de ce mémoire de maîtrise est de développer des outils de diagnostics non-invasifs et de caractériser in-situ les dérives de procédé dans un réacteur industriel utilisé en production pour la gravure profonde du silicium par le procédé Bosch. Ce dernier repose sur l’alternance d’un plasma de SF6 pour la gravure isotrope du Si et d’un plasma de C4F8 pour la passivation des parois dans l’optique d’obtenir des tranchées profondes et étroites. Dans un premier temps, nous avons installé une sonde courant-tension sur la ligne de transmission du signal rf au porte-substrat pour l’étude de son impédance caractéristique et un spectromètre optique pour l’étude de l’émission optique du plasma. Nos travaux ont montré que l’évolution temporelle de l’impédance constitue un excellent moyen pour identifier des changements dans la dynamique du procédé, notamment une gravure complète de la photorésine. De plus, à partir des spectres d’émission, nous avons pu montrer que des produits carbonés sont libérés du substrat et des parois lors de l’alternance passivation/gravure et que ceux-ci modifient considérablement la concentration de fluor atomique dans le plasma. Dans un second temps, nous avons développé un réacteur à « substrat-tournant » pour l’analyse in-situ des interactions plasma-parois dans le procédé Bosch. Nos travaux sur ce réacteur visaient à caractériser par spectrométrie de masse l’évolution temporelle des populations de neutres réactifs et d’ions positifs. Dans les conditions opératoires étudiées, le SF6 se dissocie à près de 45% alors que le degré de dissociation du C4F8 atteint 70%. Le SF6 est avant tout dissocié en F et SF3 et l’ion dominant est le SF3+ alors que le C4F8 est fragmenté en CF, CF3 et CF4 et nous mesurons plusieurs ions significatifs. Dans les deux cas, la chaîne de dissociation demeure loin d’être complète. Nous avons noté une désorption importante des parois de CF4 lors du passage du cycle de passivation au cycle de gravure. Un modèle d’interactions plasmas-parois est proposé pour expliquer cette observation.

Créer : le phénomène de la création en donnant la réplique à Antonin Artaud

Le phénomène de la création dans le cadre d’un discours sur la création – la production littéraire et artistique – ne va pas de soi. La tâche de le circonscrire comme un objet est antinomique : l’expérience du discours est en soi une création. Alors que le langage écrit semble au plus souvent «supprimer» l’auteur, le processus de création implique un «Je» créateur qui pense, qui se transforme, qui vit et dont la pensée s’imbrique à son objet qui, quant à lui, est «supprimé»; car il n’est pas extérieur à la pensée mais en relation avec elle. Ce travail, qui démontre le rapport complexe entre l’objet, la critique, le sujet et le commentaire, se penche donc sur l’«avant», le «pendant» et l’«après» de la création, dans un acte de mémoire, qui découle d’une performance littéraire sur la création. Des forces motrices informes et inconscientes, à la mise en forme jusqu’à la transmission, qui lui redonne un caractère d’informe, la création est en mouvement, comme le savoir est toujours prisonnier d’un «work in progress». Tributaire d’Antonin Artaud, le texte s’inscrit à partir de l’artiste en guise d’archétype existentiel, et s’y réfère constamment pour témoigner de la création sans la détacher de la vie et de ses expériences. Pour accéder au mystère du processus de création, lié à la pensée subjective, inobjectivable et irréductible au discours linéaire, ce travail met l’accent sur les associations de la pensée qui procède, exprimées par un «Je» exemplaire omniprésent, tatoué par l’expérience, mais à la position ambiguë à titre d’auteur. Processus de vie, de pensée et de création sont non seulement entremêlés, mais traversés par le champ du tout autre, historique, mondial et social, en perpétuelle évolution. Le rôle du créateur n’est pas de ne créer qu’à partir des connaissances extérieures à lui, mais à partir de lui-même – de son moi multiple et de sa pensée imprégnée de lectures et de ce qui le traverse et l’habite dans un temps donné – pour aboutir à la mise en forme d’un texte cohérent, d’une gravure particulière de l’esprit en marche vers le savoir, qui se situe toujours dans le devenir.

Propriétés optiques et analytiques des nanotrous : vers la conception de biocapteurs en résonance des plasmons de surface localisés

Les biocapteurs sont utilisés quotidiennement pour déterminer la présence de molécules biologiques dans une matrice complexe, comme l’urine pour les tests de grossesses ou le sang pour les glucomètres. Les techniques courantes pour la détection des autres maladies nécessitent fréquemment le marquage de l’analyte avec une autre molécule, ce qui est à éviter pour fin de simplicité d’analyse. Ces travaux ont pour but la maximisation de la sensibilité d’une surface d’or ou d’argent nanotrouée, afin de permettre la détection de la liaison de molécules biologiques par résonance des plasmons de surface localisés (LSPR), en utilisant la spectroscopie de transmission. Un biocapteur portable, rapide et sans marquage pour quantifier des analytes d’intérêt médical ou environnemental pourrait être construit à partir de ces travaux. Dans l’objectif d’étudier de nombreuses configurations pour maximiser la sensibilité, le temps et le coût des méthodes de fabrication de nanostructures habituelles auraient limité le nombre de surfaces nanotrouées pouvant être étudiées. Un autre objectif du projet consiste donc au développement d’une technique de fabrication rapide de réseaux de nanotrous, et à moindres coûts, basée sur la lithographie de nanosphères (NSL) et sur la gravure au plasma à l’oxygène (RIE). La sensibilité à la variation d’indice de réfraction associée aux liaisons de molécules sur la surface du métal noble et la longueur d’onde d’excitation du plasmon de surface sont influencées par les caractéristiques des réseaux de nanotrous. Dans les travaux rapportés ici, la nature du métal utilisé, le diamètre ainsi que la périodicité des trous sont variés pour étudier leur influence sur les bandes LSPR du spectre en transmission pour maximiser cette sensibilité, visant la fabrication d’un biocapteur. Les surfaces d’argent, ayant un diamètre de nanotrous inférieur à 200 nm pour une périodicité de 450 nm et les nanotrous d’une périodicité de 650 nm démontre un potentiel de sensibilité supérieur.

Développement et caractérisation de sources de neutres réactifs pour l’étude des interactions plasmas-surfaces

L’objectif de ce mémoire de maîtrise est de développer et de caractériser diverses sources de neutres réactifs destinées à des études fondamentales des interactions plasmas-surfaces. Ce projet s’inscrit dans le cadre d’une vaste étude de la physique des interactions plasmas-parois mises en jeu dans les procédés de gravure par plasma des matériaux de pointe. Une revue de la littérature scientifique sur les diverses méthodes permettant de générer des faisceaux de neutres réactifs nous a permis de sélectionner deux types de sources. La première, une source pyrolitique, a été caractérisée par spectrométrie de masse en utilisant le C2F6 comme molécule mère. Nous avons montré que le C2F6 était dissocié à plus de 90% à 1000ºC et qu’il formait du CF4, lui-même dissocié en CF2 vers 900ºC. Ces résultats ont été validés à l’aide d’un modèle basé sur des calculs d’équilibres chimiques, qui a aussi prédit la formation de F à 1500ºC. La seconde source, un plasma entretenu par une onde électromagnétique de surfaces, a été caractérisée par spectroscopie optique d’émission et par interférométrie haute fréquence. Dans le cas du plasma d’argon créé par un champ électromagnétique (>GHz), nos travaux ont révélé une distribution en énergie des électrons à trois températures avec Te-low>Te-high

Le bon air et la bonne grâce : attitudes et gestes de la figure noble dans l’art européen (1661-1789)

Cette thèse porte sur les gestes et attitudes qui ont caractérisé la figure aristocratique dans l’art européen entre 1661 et 1789. Cet intervalle correspond à la durée de vie d’un paradigme corporel noble appelé « le bon air et la bonne grâce », de son élaboration à la cour de Louis XIV et de sa diffusion hégémonique en Europe, jusqu’à son rejet définitif à la Révolution française. La société d’Ancien Régime a déployé tout un arsenal de moyens (exercices, instruments orthopédiques,…) pour intérioriser une grâce qui devait paraître innée et prouver la noblesse. Le maître à danser détenait le monopole de l’inculcation de cette grâce et de son élaboration suivant des critères hautement esthétiques. Les gestes et positions inventoriés ici, sont décrits et associés à leurs connotations d’origine, montrant qu’une connaissance approfondie et minutieuse de la gestuelle peut affiner notre compréhension d’un large pan de l’art des XVIIe et XVIIIe siècles. L’auteur démontre que cette hexis corporelle contemporaine transcende tous les domaines concernés par le corps noble (éducation, théâtre, danse, opéra, arts martiaux, etc.) et en vient à infiltrer la majorité des genres picturaux, bousculant les traditions artistiques déjà en place et s’affichant comme une alternative moderne à la grâce des Anciens. Le portrait, la gravure de mode, les figurines de porcelaine, les vues de villes et de jardins sont les plus touchés par ce phénomène. La bonne grâce s’affirme ainsi dans une culture visuelle qui, par ricochet, en vient à renforcer les pratiques sociales dont elle était le reflet. Cet aller-retour des attitudes aristocratiques entre l’art et la vie occasionne la standardisation de la figure et du corps aristocratiques. Dans la pastorale, la peinture d’histoire et la scène de genre, l’idéal aristocratique se manifeste, tantôt en négatif dans la figure du paysan, du Pierrot et de l’Arlequin, tantôt de manière idéalisée dans celles du berger et du héros galants. La substitution de gestes emphatiques et d’expressions faciales explicites par une gestuelle fondée sur la retenue et la dissimulation des passions, fondera une nouvelle historia moins lisible que la traditionnelle, mais plus subtile et insinuée, répondant ainsi mieux au goût et à la sensibilité aristocratique.

La représentation romancée de la classe ouvrière à l'époque mi-victorienne en Grande-Bretagne

Ce mémoire a pour objet le socioréalisme victorien, un moment de l’art anglais pendant lequel s’est développée une déclinaison originale de la tendance réaliste qui a laissé sa marque un peu partout en Europe dans le courant du 19e siècle. À une époque où l’Angleterre s’affirme comme le haut lieu de la modernité industrielle, les dures conditions de vie imposées par les transformations socio-économiques en train de s’accomplir trouvent peu à peu à s’exprimer dans les arts, où leur représentation met à mal les canons esthétiques établis et l’idéologie qui les sous-tend. Alors qu’en France la figure du paysan est le plus souvent associée à la vision et au programme des réalistes, c’est vers le prolétaire urbain que vont se tourner des artistes anglais interpellés, à l’instar de certains écrivains, intellectuels, législateurs et spécialistes divers, par les ravages humains que cause la course aveugle vers le progrès et vers le profit. Si le roman « industriel » à la Dickens donne le ton en nous offrant quelques victimes types des bas-fonds de Londres, des illustrateurs emboîtent le pas, notamment grâce à la presse illustrée. Une iconographie du pauvre, où l’enfant et la femme occupent l’avant-scène, se met en place et se diffuse largement grâce à la capacité d’invention que permettent les nouveaux médiums de reproduction mécanique. Le journal The Graphic retient notre attention parce que certains de ses imagiers –Francis Montague Holl (1845-1888), Samuel Luke Fildes (1843-1927) et Hubert von Herkomer (1849-1914) - ont aussi pratiqué la peinture et transposé, dans des tableaux aux dimensions imposantes, des sujets qu’ils avaient déjà exploités dans la gravure. Prenant pour corpus une production visuelle qui semble avoir pour projet de rendre le réel en direct, dans toute sa dureté, notre mémoire explore cependant les aspects fictionnels et les manipulations rhétoriques auxquelles les imagiers doivent se prêter pour faire passer leur message. Certaines de ces manipulations sont imposées de l’extérieur, par la nécessité de ne pas confronter les bien nantis à une situation de révolte potentielle, mais de les inciter à la charité en les apitoyant sur le sort des plus démunis. D’autres dérivent des médiums eux-mêmes, le passage de la gravure à la peinture et du petit au grand format, de la consommation privée à l’exposition publique, imposant des stratégies compositionnelles et des factures différentes.

Imaginer l’Amérique : Québec à travers les vues d’optique des graveurs allemands Habermann et Leizelt

Publiées dans la Collection des prospects durant la guerre d’Indépendance américaine, les vues d’optique Vuë de la Place capitale dans la Ville basse a Quebec, Vuë de la haute ville a Quebeck, Vuë de la basse Ville a Quebec vers le fleuve St-Laurent, Vuë de la rue des recolets de Quebeck et Vuë de Quebeck gravées par les Allemands Franz Xaver Habermann (1721-1796) et Balthasar Frederich Leizelt (1755-1812) entretiennent des liens ténus avec la configuration réelle de la ville de Québec qu’elles représentent. L’escamotage du paradigme documentaire dans ces images est l’enjeu principal de ce mémoire. Il permet de mettre l’accent sur les contraintes formelles découlant du dispositif optique de lecture utilisé ainsi que sur les modèles culturels concernant la perception du territoire urbain américain ayant prévalu lors de la création et de la réception des cinq vues d’optique à l’étude. L’analyse de la vision fictionnelle du paysage donnera également des indices sur les orientations idéologiques et l’imaginaire du lieu, perçu comme un ailleurs lointain, par un ensemble politique qui n’exerce pas de domination directe sur la colonie installée sur le bord du fleuve Saint-Laurent.