Brevet FR2671430A1 — publié le 19920710

Procédé de gravure d'un film,notamment en oxyde supraconducteur, et film en résultant La présente invention concerne un procédé de gravure d'un film, notamment en oxyde supraconducteur, et un film en résultant. On connaît de nombreux procédés de gravure de films minces développés à des fins de réalisation de circuits électroniques notamment. La transposition de ces procédés à la gravure des films minces en oxyde supraconducteur à haute température n'est pas garantie ; en effet, ces procédés nécessitent pratiquement toujours, à un moment quelconque, une exposition de la surface du film à un agent chimique liquide, ce qui est tout à fait nuisible pour ladite surface très réactive et dégradable. La présente invention a pour but de mettre en oeuvre un procédé de gravure ne risquant pas d'endommager la surface du film en oxyde supraconducteur. La présente invention a pour objet un procédé de gravure d'un film mince en oxyde supraconducteur déposé sur un substrat, caractérisé par le fait que l'on irradie la face arrière dudit substrat à l'aide d'un faisceau laser sur le trajet duquel est disposé un masque dont la configuration correspond à celle de ladite gravure, le matériau dudit substrat étant choisi de manière à être transparent à la longueur d'onde dudit faisceau et l'énergie dudit faisceau étant suffisante pour expulser par un échauffement très brutal la portion de film non masquée. De préférence, la longueur d'onde est courte et comprise entre 190 et 530 nanomètres ; le laser émet des impulsions courtes dont la longueur est comprise entre 5 et 100 nanosecondes et la densité d'énergie par impulsion est comprise entre 0,1 et 1 Joule/cm2. Parmi les substrats on peut utiliser notamment le corindon, MgO, SrTiO3, La A103, GaA103 et même des substrats composites tels qu'un support en Au203 avec un film en MgO, ZrO2 etc... L'irradiation du substrat par la face arrière conformément au procédé selon l'invention permet une expulsion du film due à l'échauffement développé au voisinage de l'interface substrat-film et nécessite une énergie de 0,1 à 1 Joule/cm2 ; si on irradiait directement le film par le faisceau laser, ltexpulsion nécessiterait une énergie comprise entre 1 et 5 Joules/cm2 et serait accompagnée d'effets de bords très importants, de l'ordre de 10 micromètres. Le procédé selon l'invention permet de préparer des circuits sur des surfaces relativement grandes, de l'ordre de plusieurs cm2 ou plus, avec des lasers usuels. Parmi ceux-ci on peut citer les lasers à excimère, les lasers YAG:Nd avec éventuellement des moyens pour multiplier la fréquence par 2,3 ou 4. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisation donnés à titre illustratif, mais nullement limitatif. - La figure 1 montre le schéma de principe du procédé selon l'invention. - La figure 2 montre une application du procédé selon l'invention à la réalisation d'un résonateur annulaire avec son amenée de courant. On voit très schématiquement dans la figure 1 un substrat 1 en corindon de dimensions 10 x 10 mm2, d'épaisseur 0,5 mm et dont on a référencé 2 la face avant et 3 la face arrière. La face avant 2 porte initialement un film d'épaisseur 0,1 gm en YBa2Cu3O7; la face arrière 3 est éclairée par un faisceau parallèle 10 issu d'un laser émettant des impulsions de 30 nanosecondes à 308 nanomètres avec une énergie de 0,3 Joules/cm2. Sur le trajet du faisceau 10 de section 5 x 5 mm2 on interpose un masque 4 réfléchissant en aluminium sur un support transparent 5 en corindon. Après irradiation du substrat 1 par 650 impulsions, les portions 6 du film initial (dessinées en pointillés) sont expulsées et les portions 7 (dessinées en trait fort) sont maintenues sur la face avant 2 du substrat. Dans la figure 2 on a représenté un exemple de portions 7 : un résonateur annulaire 20 avec son amenée de courant 21, appliqué notamment dans les filtres de fréquences. Le résonateur est un anneau en YBa2Cu307 présentant un diamètre de 7,680 mm sur un support 22 ; sa fréquence de résonance est de 25 GHz. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent. REVENDICATIONS 1/ Procédé de gravure d'un film, notamment en oxyde supraconducteur déposé sur un substrat, caractérisé par le fait que l'on irradie la face arrière dudit substrat à l'aide d'un faisceau laser sur le trajet duquel est disposé un masque dont la configuration correspond à celle de ladite gravure, le matériau dudit substrat étant choisi de manière à être transparent à la longueur d'onde dudit faisceau et l'énergie dudit faisceau étant suffisante pour expulser par un échauffement très brutal la portion de film non masquée. 2/ Procédé de gravure d'un film selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite longueur d'onde est comprise entre 190 et 530 nanomètres, que ledit laser émet des impulsions dont la longueur est comprise entre 5 et 100 nanosecondes et que la densité d'énergie par impulsion est comprise entre 0,1 et 1 Joule/cm2. 3/ Procédé de gravure d'un film selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le matériau dudit substrat est choisi parmi le corindon, MgO, SrTiO3, Laya103, GaAlO3 et les composites tels que Al2O3 avec un film de MgO ou ZrO2. 4/ Procédé de gravure d'un film selon l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait que ledit laser est choisi parmi les lasers à excimère et à YAG :Nd. 5/ Procédé de gravure d'un film selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit laser est un laser à excimère émettant des impulsions de 30 nanosecondes à la longueur d'onde de 308 nanomètres.