Brevet FR2855530A3 — publié le 20041203

FR 2855530 A3 20041203 FR 0306758 A 20030528 L'invention se rattache au secteur technique des dépôts sous vide notamment pour la réalisation de batteries de très faible capacité résultant d'un empilement de plusieurs plaques Plus généralement, l'invention concerne un produit ou ensemble résultant d'un empilement sur un substrat de dépôts minces en étant soumis successivement, au fur et à mesure de l'empilement, à l'action d'un masque pour limiter la zone de dépôt. On rappelle, d'une manière parfaitement connue pour un homme du métier, que dans une machine de traitement sous vide, les dépôts sont effectués soit à base d'évaporation, soit à base de pulvérisation ionique ou cathodique ou, encore, par dépôt chimique en phase vapeur assisté ou non 15 par plasma. Toutes ces technologies ont en commun le fait de produire sous un vide, plus ou moins poussé, une vapeur constituée du matériau à déposer. Les solutions techniques citées se différencient par le mode de production 20 de ladite vapeur et de migration de cette vapeur en direction du ou des objets à revêtir pour créer les conditions de condensation de ladite vapeur sur la surface de ce ou ces objets afin d'obtenir un revêtement présentant la forme d'un film mince continu recouvrant uniformément et de façon adhérente, le ou les objets à traiter. Dans la majorité des cas, cette vapeur est constituée d'atomes neutres qu'il n'est pas possible de diriger par un quelconque moyen tel qu'un champ magnétique ou un champ électrique, de sorte que lorsque l'on veut réaliser un dépôt localisé en épargnant, pour telle ou telle raison, certaines parties du ou des substrats à revêtir, il n'y a pas d'autre solution que d'interposer, entre la source, qui produit la vapeur, et l'objet à revêtir, un écran de forme appropriée qui va interrompre la trajectoire des atomes indésirables. Un tel écran, couramment appelé " masque " sera idéalement placé aussi près que possible de la surface à revêtir de façon à obtenir un masquage aussi précis que possible. Idéalement, le masque est fixé sur la pièce elle-même. La réalisation, le positionnement et la fixation du masque constituent une des difficultés techniques majeures de la réalisation de revêtements localisés. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière particulièrement simple et efficace. 15 Dans le cas d'une application à la réalisation d'une batterie très fine à faible capacité, on procède à un empilement de dépôts minces en changeant de masque, à chaque fois, pour faire les diverses couches qui composeront la batterie. Par exemple, ce changement de masque peut être effectué dans 20 une enceinte en communication avec les chambres de dépôt, en étant équipée de moyens, sous forme de gants par exemple, pour manipuler les objets à l'intérieur. Dans ce type d'application, le masquage des différentes couches est obtenu par une plaque de très faible épaisseur comprise entre 0,10 mm et 0,60 mm environ et découpée par tout moyen tel que 25 lithographie, laser, jet d'eau, .... Une seconde plaque plus épaisse (1 à 2 mm) et découpée plus large, est pressée sur le masque pour le faire plaquer, il s'agit d'un contre-masque. La mise en place du contre-masque provoque des forces d'appui irrégulières sur le substrat et lui impose ses caractéristiques mécaniques. Malgré sa très faible épaisseur, ce masque présente une certaine résistance mécanique. Or, dans le cas o il est nécessaire d'utiliser un substrat très fragile, par exemple un substrat au silicium, il est apparu important que le masque n'impose pas ses caractéristiques mécaniques au 10 substrat. Autrement dit, il est apparu important que le masque soit intimement lié au substrat de manière à former un ensemble unitaire. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un procédé de masquage (par pochoir) pour la réalisation de dépôts sous vide 15 sur un substrat, selon lequel on assujettit ledit substrat à des moyens aptes à créer une force d'attraction pour permettre au masque d'épouser parfaitement la surface dudit substrat et de plaquer, d'une manière régulière, sur ladite surface. Pour résoudre le problème posé et pour faire plaquer parfaitement, d'une manière régulière et uniforme, le masque sur le substrat, les moyens sont constitués par une plaque aimantée sur laquelle est posée le substrat en matériau non ferromagnétique, le masque, appliqué sur ledit substrat, étant réalisé en matériau ferromagnétique. A noter que lorsque le masque n'est pas réalisé en matériau ferromagnétique, ce dernier est recouvert d'un contre-masque en matériau ferromagnétique. Selon une autre forme de réalisation, compte tenu du problème posé à résoudre, les moyens sont constitués par une plaque ferromagnétique au dos de laquelle sont placés des aimants, ladite plaque recevant le substrat. Comme dans la réalisation précédente, lorsque le masque n'est pas 10 réalisé en matériau ferromagnétique, ce dernier est recouvert d'un contremasque en matériau ferromagnétique. Selon une autre forme de réalisation, la configuration suivante peut être envisagée sous forme de différentes couches superposées, à savoir: une 15 plaque aimantée, un support de substrat en matériau non ferromagnétique, le substrat, le masque. Pour résoudre le problème posé d'assurer le dépôt sous vide, l'ensemble obtenu est assujetti à un élément support de transfert. 20 A noter que les différentes couches peuvent être planes ou bombées. Pour résoudre le problème posé d'assurer un contact permanent et uniforme du masque par rapport au substrat, et ce quelle que soit sa position 25 dans l'espace, la plaque aimantée, ou les aimants, sont sélectionnés pour créer au niveau du masque un champ magnétique apte à créer une force d'attraction suffisant pour son maintien, y compris en cas de retournement. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique à grande échelle d'un 5 exemple d'application du procédé pour la réalisation d'une micro-batterie obtenue par empilement de dépôts minces en changeant de masques à chaque fois pour faire les diverses électrodes de la batterie; - la figure 2 est une vue en coupe à caractère schématique et à grande échelle d'un substrat sur lequel est appliqué un masque selon les 10 caractéristiques de l'invention; - les figures 3, 4 et 5 sont des vues semblables à la figure 2 montrant différentes formes de réalisation. On a illustré figure 1 un exemple d'application du procédé de 15 masquage pour la réalisation de micro-batteries comprenant un substrat (1), une couche de chrome (2), une couche de sulfure de titane (3) constituant l'électrode positive, une électrolyte (4) et une couche de lithium (5) constituant l'électrode négative. Bien évidemment, d'autres applications peuvent être envisagées. Ainsi, les différentes figures des dessins qui montrent les différentes formes de réalisation de l'invention, illustrent le principe de masquage par pochoir d'un substrat (1). Le substrat (1) est en matériau non ferromagnétique notamment en silicium en comportant ou non des éléments d'électronique intégrée, plastique, verre, isolant, ... Dans la forme de réalisation illustrée figure 2, le substrat (1) est recouvert d'un masque (M) en matière ferromagnétique (nickel, cobalt, acier, ...). L'épaisseur du masque est comprise entre 0,020 mm et 0,400 mm 5 environ. D'une manière classique, le masque est découpé par lithographie, laser, jet d'eau, ... Pour assurer le placage régulier et uniforme du masque (M) sur le substrat (1), ce dernier est posé sur une plaque aimantée (6). Les 10 caractéristiques de la plaque aimantée sont déterminées pour créer un champ magnétique nécessaire et suffisant pour maintenir le masque sur le substrat, quelle que soit sa position dans l'espace. A partir de ce concept de base, différentes formes de réalisation 15 peuvent être envisagées. Lorsque le masque (M) est en matière non ferromagnétique, ce dernier est recouvert d'un contre-masque (7) en matière ferromagnétique, apte à faire plaquer ledit masque sur le substrat (1) (figure 3). 20 Aux figures 4 et 5, la plaque aimantée (6) est remplacée par une plaque ferromagnétique (8) sous laquelle sont disposés des aimants (9). Plus particulièrement, la figure 4 correspond à une forme de réalisation selon laquelle le masque (M) est réalisée dans une matière 25 ferromagnétique, tandis que selon figure 5, le masque (M) est réalisé dans une matière non ferromagnétique revêtue d'un contre-masque (7) en matière ferromagnétique. e A noter que la plaque aimantée (6) peut recevoir un support non ferromagnétique portant le substrat sur lequel est appliqué le masque. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle que le masque ne soumet pas le substrat à des contraintes non uniformes mais fait corps avec ce dernier, de manière à constituer un ensemble unitaire. REVENDICATIONS - 1 - Procédé de masquage par pochoir pour la réalisation de dépôts sous vide sur un substrat (1), caractérisé en ce qu'on assujettit ledit substrat (1) à des moyens aptes à créer une force d'attraction pour permettre à un masque (M) d'épouser parfaitement la surface dudit substrat et de plaquer, d'une manière régulière, sur ladite surface. -2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sont constitués par une plaque aimantée (6) sur laquelle est posée le substrat (1) en matériau non ferromagnétique, le masque (M), appliqué sur ledit substrat, étant réalisé en matériau ferromagnétique. 15 -3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sont constitués par une plaque aimantée (6) sur laquelle est posée le substrat (1) en matériau non ferromagnétique, le masque (M), appliqué sur ledit substrat, étant réalisé en matériau non ferromagnétique et recouvert d'un 20 contre-masque (7) en matériau ferromagnétique. -4- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sont constitués par une plaque aimantée (6) sur laquelle est posé un support non ferromagnétique recevant le substrat (1) sur lequel est appliqué le masque 25 (M). -5- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sont constitués par une plaque ferromagnétique (8) au dos de laquelle sont placés des aimants (9), ladite plaque (8) recevant le substrat (1) réalisé en matériau ferromagnétique. -6- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sont constitués par une plaque ferromagnétique (8) au dos de laquelle sont placés des aimants (9), ladite plaque recevant le substrat (1) réalisé en matériau non ferromagnétique et recouvert d'un contre-masque (7) en matériau 10 ferromagnétique. -7- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les différentes couches sont planes. -8- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les différentes couches sont bombées. -9- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que la plaque aimantée (6) ou les aimants (9) sont 20 sélectionnés pour créer au niveau du masque (M) un champ magnétique apte à créer une force d'attraction suffisante pour son maintien, y compris en cas de retournement. -10- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat est en 25 silicium avec ou non des éléments d'électronique intégrés. -1 1- Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, à la réalisation de micro-batteries.