Phototraçage massivement parallèle.
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- Rémy Marion
- il y a 8 ans
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1 Phototraçage massivement parallèle. Kevin Heggarty, Estibaliz Gonzalez, Christian Seigel Département d'optique GET/ENST Bretagne Philippe Grosso, Isabelle Hardy Centre Commun Lannionais d'optique
2 Phototraçage définitions et applications Le phototraçage est l'écriture par faisceau lumineux de motifs dans des matériaux photosensibles (film argentique, photorésine...). Généralement il réalise physiquement un schéma préparé par CAO Exemples: traceur de masques de circuits imprimés imprimante laser fabrication de masques photolithographiques pour : micro-éléctronique optique intégré optique diffractive
3 Phototraçage mono-faisceau Traditionnellement un seul faisceau d'écriture (laser ou électron) Balayage substrat et/ou faisceau pour tracer sur de grandes surfaces. Conflit résolution (focalisation faisceau) vs surface/vitesse de tracer
4 Phototraçage massivement parallèle - principe. Utilisation d un micro-écran (LCD). Imager l'écran sur substrat photosensible. Afficher une série d'images sur le LCD en coordination avec déplacement XY du substrat. Ecran ~1000x1000 pixels à 60Hz = 60Mpixels/s. Possibilité d'utiliser niveaux de gris pour écriture de profils multi-niveau.
5 Prototype «DRAWMAP» écran LCD 600x800 pixels platines XY : précision 40nm surface d'écriture maximale 15x15cm lentille de reduction 5:1 résolution limite 0,8 microns champ image 22x22mm
6 Problème «espaces morts» entre pixels Zone transparante Zone opaque Ecran LCD n a pas de pixels jointifs Espace «mort» entre fenêtres transparentes (électronique adressage). Donc espaces non-gravées sur le substrat.
7 «Super-résolution» Solution problème «espace mort» : micro-décalages du substrat pour «remplir les trous». Besoin d'une découpe spécifique de l'image à tracer en sous-images à afficher sur le micro-écran. Chevauchement des pixels pour lisser les profils (élimination de l'effet «marche d'escalier»). Différence entre : grille d'adressage et taille de motif minimale réalisable.
8 «Super-résolution» Sans «Super-résolution» Avec «Super-résolution»
9 Quelques composants Phototraceur massivement parallèle Stepper GCA: écran LCD remplace masque Trace quelques cm²/min Grille d adressage -> 40nm Motif minimal ~ 1µm (espaces) et 3µm (lignes) Longueur d onde écriture : 436nm Formats de fichiers bitmaps (tif, pgm...) Photorésine standard : SHIPLEY S1818 Profils binaires ou continus
10 Photo-inscription directe guides optiques L'optique intégré (guides planaires) a de nombreuses applications en télécommunications et ailleurs (présentations CCLO I.Hardy Ph.Grosso). La technique de fabrication la plus courante passe par le masquage photolithographique. La photoinscription directe présente de nombreux avantages: prototypage rapide et moins cher possibilité de «UV trimming» possibilité de réalisation guides et structures «Bragg» simultanément. possibilité de pré-montage des fibres et d'adaptation de la tracée des guides pour simplifier la connectique. Le département d'optique travaille avec le CCLO pour étudier l'adaptation du phototraceur à l'écriture directe de guides d'optiques dans les photopolymères. Deux problèmes majeurs: Formats de fichiers Longueur d onde de travail.
11 Formats de fichiers CAO Deux types de formats de fichiers: vectoriel et bitmap. «Bitmap» Le format de données naturel du phototraceur est matriciel (écran LCD pixelisé). Les logiciels de conception d optique intégré fournissent des fichiers vectoriels de l'industrie micro-électronique : GDSII, DXF... Vectoriel Mise au point, calibration et vérification de la chaine de traduction : GDSII/DXF GERBER RLE Phototraceur Format circuits imprimés Format interne bitmap comprimé en bandes.
12 «Erosion» La technique de micro-décallage («super-résolution») résoud le problème de l'espace mort entre pixels du LCD. Cependant il en genère une autre : un élargissement des structures à réaliser (par la taille du pixel LCD) La solution est la pré-compensation des données à tracer (une erosion au sens du traitement d'images) Sans érosion Avec érosion
13 Résultats guides optiques Masque chrome d un guide optique obtenu à partir d'un fichier GDSII Masque chrome, lignes de 1 (verticales) et 2 (horizontales) microns.
14 Vers l UV < 400nm Le CCLO développe des photopolymères pour le photo-inscription directe de circuits optique intégré. Ces photopolymères sont surtout sensibles dans l'uv < 300nm Le phototraceur actuelle travaille à 436nm et est limité par l'écran LCD qui ne fonctionne que au dessus de 400nm (polariseurs, molécules cristaux liquides...) Il faut modifier le phototraceur prototype existant en remplacant l écran LCD par un micro-écran d'une autre technologie qui fonctionne correctement aux longueurs d'ondes désirés.
15 Matices micromirroirs Texas Instruments. Micro-miroirs qui réfléchissent bien dans l'uv Versions optimisées UV disponibles. Exemples de formats : 800x600, 1024x768...
16 Banc test phototraceur UV Lampe UV Filtre Anti-IR Obturateur Micromirroirs Condenseur silice pure Miroir Objectif à miroirs monté sur piezo Caméra Echantillon Asservissement mise au point Prototype : banc test Table de translation XY
17 Premiers composants phototraceur micromirroirs. Exemple d une premier réalisation (démonstration de faisabilité) à partir d'une matrice de micro-miroirs. Ecriture directe photorésine. Les structures les plus petites ~ 0.8 microns
18 Conclusion Phototraceur massivement parallèle fonctionne avec les performances très interessantes. Fabrication de masques photolithographiques et micro-optiques diffractives pour le département d'optique et collaborateurs. Accepte maintenant les formats de fichiers vectoriels de l industrie des masques photolithographiques (GDSII, DXF). Demonstration du faisabilité de la photoinscription directe de guides optiques planaires dans l'uv. Propositions d études lancées pour la réalisation d'un nouveau phototraceur UV (300nm) à base de micro-miroirs pour la photoinscription direct dans les photopolymères.
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