INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
ETAT DE LA TECHNIQUE La lithographie à échelle de gris est une technique de photolithographie permettant la réalisation de microstructures à trois dimensions (3D) en une unique étape de lithographique et de développement. Elle est particulièrement utilisée dans la fabrication de microéléments optiques, de MEMS (de l’anglais « microelectromechanical systems », en français microsystèmes électromécaniques), de MOEMS (de l’anglais « microoptoelectromechanical systems », en français microsystèmes optoélectromécaniques), de dispositifs microfluidiques ou encore de surfaces texturées.
Cette technique repose sur le fait de faire varier l’épaisseur selon une dimension Z sur laquelle une résine photosensible est insolée en modulant dans l’espace la dose d’ultra-violet (UV) reçue par la résine. Une fois les portions insolées développées, la résine présente une structuration 3D (vues au microscope électronique à balayage (MEB) représentées aux figures 1B et 1D) et peut par exemple servir de moule pour la fabrication de microstructures 3D.
La dose d’ultra-violet reçue localement par la résine peut notamment être modulée en jouant sur les dimensions et le positionnement de zones opaques présentes sur le masque de lithographie (figures 1A et 1C). Ces zones opaques sont typiquement réalisées par dépôt de chrome sur un masque de verre.
La lithographie à échelle de gris permet ainsi d’obtenir des microstructures 3D présentant une hauteur caractéristique allant d’une dizaine à quelques centaines de micromètres. Cependant, la hauteur en chaque point de la microstructure est très dépendante d’erreurs de fabrication au niveau du masque.
Un existe donc un besoin de minimisation de l’erreur sur l’épaisseur insolée de la résine photosensible afin d’améliorer la résolution en Z des microstructures 3D fabriquées par lithographie à échelle de gris.
RESUME Pour atteindre cet objectif, selon un premier aspect de l’invention concerne un procédé de dimensionnement d’un masque de lithographie en échelle de gris, le masque s’étendant principalement selon un plan horizontal défini par une première direction et une deuxième direction, le plan étant perpendiculaire à une direction principale d’un rayonnement d’insolation d’une résine photosensible au travers du masque. Le masque comprend une pluralité de zones opaques au rayonnement, chaque zone opaque se situant dans une zone du masque dite pixel, la pluralité de zones opaques comprenant des premières zones opaques se trouvant dans des premiers pixels, les premiers pixels formant un premier réseau du masque. Le procédé comprend les étapes suivantes : Etablir une première densité cible D 100 * d’une première densité surfacique D 100 de premières zones opaques au sein du premier réseau, la première densité cible D 100 * étant configurée pour permettre d’insoler la résine sur une première épaisseur cible e 1 * donnée lorsque la résine est exposée au rayonnement au travers du premier réseau du masque, la première épaisseur cible e 1 * étant mesurée selon la direction principale du rayonnement, Obtenir une première valeur, pour la première densité cible D 100 *, de la dérivée par rapport à la première densité surfacique D 100 de la première épaisseur e 1 sur laquelle la résine photosensible est insolée lorsqu’elle est exposée à un rayonnement au travers du premier réseau présentant la première densité surfacique D 100 , ladite première valeur étant notée , Déterminer une première dimension P x,1 des premiers pixels dans la première direction, une première dimension P y,1 des premiers pixels dans la deuxième direction, une première dimension L x,1 des premières zones opaques dans la première direction, une première dimension L y,1 des premières zones opaques dans la deuxième direction, de façon à ce que la valeur d’une erreur sur la première épaisseur cible e 1 *, notée MEEF(e 1 * ), soit inférieure à un premier seuil donné, MEEF(e 1 * ) étant calculée à partir de la formule suivante : Avec et , δL x,1 étant une erreur sur L x,1 et δL y,1 étant une erreur sur L y,1 , Utiliser les dimensions obtenues pour le dimensionnement du premier réseau du masque.
Ces différentes étapes permettent d’optimiser le dimensionnement des pixels et des zones opaques dans le plan horizontal afin de limiter l’erreur sur l’épaisseur cible. En effet les méthodes actuelles de dimensionnement contraignent uniquement le choix de la densité de zones opaques. Une fois cette densité D fixée, sans autre contrainte, une infinité de dimensionnements des pixels et des zones opaques est possibles. Par exemple, dans le cas particulier de pixels carrés de côté P et de zones opaques carrées de côté L, tout couple (L,P) satisfaisant L²/P²=D pourrait convenir. Cependant, tous ces couples ne mènent pas à une résolution satisfaisante dans la direction principale de rayonnement, au niveau de la structure 3D formée.
Le procédé selon l’invention permet donc de déterminer des dimensions de pixels et de zones opaques conduisant à un niveau d’erreur satisfaisant.
Le procédé permet ainsi d’obtenir une amélioration significative de la qualité des structures 3D réalisées par lithographie à échelle de gris.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un masque de lithographie en échelle de gris comprenant les étapes suivantes : Dimensionner le masque par mise en œuvre du procédé selon le premier aspect, Fabriquer le masque ainsi dimensionné.
Les figures 1A à 1D représentent des masques de lithographie à échelle de gris et des vues au microscope électronique à balayage de résines insolées à travers ces masques puis développées. Les figures 1A et 1B concernent la fabrication de structures 3D présentant des plateaux à différentes hauteurs.
Les figures 1C et 1D concernent la fabrication de microlentilles 3D présentant une forme de coupole.
La représente un masque de lithographie à échelle de gris.
La est une vue en coupe d’un masque de lithographie à échelle de gris en train d’être utilisé pour l’insolation d’une résine photosensible
130 pompe péristaltique
140 ligne de débit
141 vanne d’entrée
142 milieu de culture
144 ensemble de vannes
145a-c vannes
150 contrôleur
160 réserve de matrice liquide aqueuse
170 débitmètre
172 injecteur
173 bulle ; front de bulles
174 premier détecteur
174a source de lumière
174b détecteur de lumière
176 second détecteur
176a source de lumière
Dans des modes de réalisations particuliers, au moins un composant logiciel standardisé associé à un identifiant représentatif d’un composant logiciel standardisé présente une partie surchargeable et une partie non surchargeable, le procédé 300 comportant de plus une étape 311 d’édition d’une partie surchargeable d’un composant logiciel standardisé.
Une partie surchargeable correspond, par exemple, à un ensemble paramètres permettant une surcharge (« override », en anglais) tandis qu’une partie non surchargeable ne permet pas de telle surcharge.
L’étape 311 d’édition est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d’un moyen de saisie d’un dispositif de calcul associé à un logiciel exécuté par au moins un processeur. Au cours d’une telle étape 311 d’édition, un utilisateur peut saisir, via une souris et/ou un clavier, dans une interface graphique utilisateur, une valeur de surcharge pour au moins un paramètre d’une représentation logique représentative : - d’au moins une définition d’entité logicielle commune à au moins deux contextes d’exécution, - d’au moins une structure de données associés à au moins une entité logicielle définie, - d’au moins un traitement logiciel d’au moins une entité logicielle commune et/ou - d’au moins un écran d’interface logicielle.
Une telle surcharge peut également correspondre en l’ajout d’éléments par rapport à un modèle de base. De tels ajouts d’éléments peuvent correspondre, par exemple, à l’ajout de tables de données ou d’entrées dans des tables. Une telle surcharge peut également correspondre en la modification d’une valeur dans une table de donnée existante.
Dans des modes de réalisations particuliers, au cours de l’étape 115 de génération automatique, une partie éditée au cours de l’étape 311 d’édition est prioritairement mise en œuvre pour générer un ensemble d’instructions et, en absence de partie éditée, la partie surchargeable est mise en œuvre.
Dans de telles variantes, une valeur de paramètre surchargée est mise en œuvre au cours de l’étape 115 de génération et, en l’absence d’une telle valeur, une valeur initiale pour ce paramètre est mise en œuvre.
Dans des modes de réalisations particuliers, tel que celui représenté en , le procédé 300 objet de la présente invention comporte une étape 335 de mise à jour d’au moins un ensemble d’instructions, comportant : - une étape 313 de mise à disposition d’une mise à jour dans le métalangage, par un dispositif de calcul, d’une partie surchargeable et/ou d’une partie non surchargeable d’au moins un composant logiciel standardisé, - une étape 314 de validation, sur une interface informatique, de l’application d’au moins une mise à jour mise à disposition, - une étape 317 de mise à jour, dans le métalangage, d’une partie surchargeable et/ou d’une partie non surchargeable d’au moins un composant logiciel standardisé lorsque l’application d’au moins une mise à jour est validée et - une étape 318 de génération automatique, par un dispositif de calcul, pour chaque contexte d’exécution sélectionné, d’au moins un ensemble d’instructions mis à jour, dans au moins un langage informatique d’exécution, en fonction du résultat de l’étape de sélection d’au moins un ensemble.
Des instructions de montée de version (ou de mise à jour) permettent notamment de définir comment migrer les données d'un logiciel d'une version vers une autre version. De telles instructions peuvent être générées au cours du procédé 300 objet de la présente invention.
L’étape 335 de mise à jour est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d’un logiciel informatique de montée en version exécuté par un dispositif de calcul. Au cours de cette étape 335 de mise à jour, des instructions de mise à jour (ou « script » de montée en version) sont exécutées et permettent, par exemple, de mettre à jour composant logiciel standardisé, c’est-à-dire de modifier au moins une représentation logique associée à ce composant logiciel standardisé.
L’étape 313 de mise à disposition d’une mise à jour est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d’un logiciel exécuté par au moins un processeur d’un dispositif de calcul. Par exemple, au cours de cette étape 313 de mise à disposition, une mise à jour d’instructions dans un système central de gestion des composants métiers standardisés est réalisée. Cette mise à jour entraîne une différence d’identifiant de version pour au moins un composant métier standardisé entre la version mise en œuvre au cours d’une étape, 115 et/ou 318, de génération antérieure et la version mise à jour dans le système central. La détection de cette différence d’identifiant de version permet, par exemple, à un logiciel associé aux composants métiers standardisés dont la version a été mise en œuvre au cours d’une étape, 115 et/ou 318, de génération antérieure de détecter la disponibilité d’une mise à jour et d’en télécharger le contenu (ou de proposer à un utilisateur d’en télécharger le contenu).
L’étape 314 de validation est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d’un logiciel exécuté par au moins un processeur d’un dispositif de calcul. Par exemple, au cours de cette étape 314 de validation, une notification est émise vers un utilisateur, par exemple dans une interface graphique utilisateur et l’utilisateur peut cliquer sur un élément d’interface pour valider ou invalider l’application de la mise à jour.
L’étape 317 de mise à jour est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d’un logiciel informatique de montée en version exécuté par un dispositif de calcul. Au cours de cette étape 335 de mise à jour, des instructions de mise à jour (ou « script » de montée en version) sont exécutées et permettent, par exemple, de mettre à jour une partie surchargeable d’au moins un composant logiciel standardisé.
L’étape 318 de génération automatique est réalisée de manière similaire à l’étape 115 de génération.
Comme on le comprend également, l’étape 315 de mise à jour peut également être mise en œuvre pour générer un logiciel (ou script) de mise à jour d’ensembles d’instructions générées au cours de l’étape 115 de génération ou d’une étape de génération ultérieure. Ce logiciel, appliqué aux d’instructions générées au cours de l’étape 115 de génération ou d’une étape de génération ultérieure, met à jour ces ensembles d’instructions.
Dans des modes de réalisation particuliers, au moins deux identifiants de composants logiciels standardisés sont liés, dans une mémoire informatique, par un lien de dépendance, le procédé 300 comportant une étape 321 de sélection automatique d’au moins un identifiant de composant logiciel standardisé lié par un lien de dépendance à un identifiant de composant logiciel standardisé sélectionné au cours de l’étape 116 de sélection.
Les batteries lithium-ion ont connu un énorme succès commercial, en particulier dans les domaines des véhicules électriques et de l’électronique portable.
Le fonctionnement d’une telle batterie est basé sur l'échange réversible d’un ion lithium entre : une électrode positive, la cathode, et une électrode négative, l’anode.
De nos jours, la technologie des batteries lithium-ion repose largement sur l’utilisation d’anodes à base de graphite. Il s’avère néanmoins qu’une anode utilisant un matériau à base de graphite présente une limite théorique de 372 mAh/g de capacité énergétique spécifique, ce qui limite le potentiel d’une augmentation future de la capacité spécifique.
Pour remédier à cet inconvénient, plusieurs travaux de recherche se sont tournés vers l’utilisation de poudre de silicium (Si) comme matériau potentiel d’anode pour les batteries lithium-ion. En effet, le silicium intercale et dés-intercale réversiblement les ions lithium par une réaction entre le silicium et le lithium, 4Si + 15Li → Li15Si4, correspondant à une capacité théorique de 3576 mAh/g (capacité 10 fois supérieure à celle des anodes utilisant un matériau à base de graphite).
Cependant, le silicium ne peut pas être utilisé directement pour la réalisation d’anodes de batteries lithium-ion. En effet, les anodes composées exclusivement de silicium ne sont pas stables en cyclage à cause de l’expansion volumique élevée du silicium : durant les phases de lithiation et de dé-lithiation, les particules de silicium subissent une variation de volume de l’ordre de 300%, ce qui induit de très fortes contraintes mécaniques provoquant une pulvérisation des anodes composées exclusivement de silicium.
Pour améliorer la performance du silicium en cyclage, il a déjà été proposé de réaliser les anodes de batteries lithium-ion à partir de silicium (Si) enrobé dans de l’oxyde non stœchiométrique de silicium (SiOx), le SiOx permettant de contraindre le Si pour limiter sa déformation.
Un tel compromis permet de limiter les risques de détérioration des anodes, au dépend de la perte d’une partie de la capacité du silicium.
2. Procédé d’obtention de particules de silicium
Pour être adapté à la fabrication d’anodes de batteries lithium-ion, le silicium : doit présenter une pureté supérieure ou égale à 3N (ci-après dénommée « 3N+ » ), et doit être réduit à l’état de poudre de particules d’échelle micrométrique (c’est-à-dire que la plus grande dimension de chaque particule est inférieure à 50 microns, notamment comprise entre 0.5 et 20µm, préférentiellement sensiblement égale à 5 µm).
La technique conventionnelle pour produire une poudre de particules micrométriques de silicium de pureté 3N+ consiste à mettre en œuvre des traitements acides sur du silicium de qualité métallurgique de pureté 2N.
Notamment, un exemple de procédé pour la production d’une poudre de silicium de pureté 3N+ comprend les étapes suivantes : production de silicium liquide par carbo-réduction à partir de quartz et de réducteurs à base de carbone (charbon de bois, houille, coke de pétrole) dans un four à arc, ajout de calcium et/ou de magnésium (entre 1 et 5% en poids) au silicium liquide, solidification très rapide et contrôlée de l’alliage SICa ou SiMg pour obtenir un lingot, concassage et broyage du lingot pour obtenir une poudre de particules de silicium de pureté 2N et de dimensions comprises entre 30 µm et 500 µm, attaque acide de la poudre de particules de silicium de pureté 2N à partir d’un (ou plusieurs) acide(s) – tel(s) que de l’acide fluorhydrique (HF), de l’acide chlorhydrique (HCl), de l’acide sulfurique (H2S04), de l’acide nitrique (HNO3) – pour dissoudre les impuretés présentes à la surface des particules de la poudre et obtenir une poudre de particules de silicium de pureté 3N+.
Des inconvénients d’un tel procédé concernent son coût élevé, ainsi que son empreinte environnementale défavorable du fait de l’utilisation d’acide(s) toxique(s). En effet, sa mise en œuvre nécessite des installations adaptées spécifiques. Par ailleurs, le traitement des gaz et effluents produits lors de la soumission des granulés à une attaque acide est couteux en raison des règles environnementales.
Un autre inconvénient d’un tel procédé est que la poudre de particules de silicium de pureté 3N+ obtenue présente une faible densité de joints de grains. Or, récemment il a été montré que les joints de grains sont favorables à la tenue aux cyclages des anodes en Silicium (cf. Sarkar et al., « Micro- macroscopic modeling of a lithium ion battery by considering grain boundaries of active materials » , Electrochimica Acta 393 (2021)). Cette faible densité de joints de grains est notamment due au fait que le broyage se produit principalement au niveau des joints de grains, de sorte que l’attaque acide de la poudre de particules de silicium de pureté 2N entraine aussi une suppression des joints de grains.
3. Objectif de la présente invention
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de silicium de qualité 3N+ permettant de remédier à au moins l’un des inconvénients précités.
En particulier, un but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de silicium de qualité 3N+ qui soit : peu couteux, et dont l’impact environnemental est limité.
Polymère 4 (ATBS non sous forme cristalline du sel de sodium) : Le polymère 4 est obtenu comme le polymère 3, mais en remplaçant l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique de forme cristalline du sel de sodium par 113 g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (exemple 1) n’étant pas de forme cristalline du sel de sodium et 113,5 g d’hydroxide de soude à 50% de concentration en poids dans l’eau.
Polymères 5 et 6 (homopolymères d’ATBS) Polymère 5 (ATBS sous forme cristalline du sel de sodium) : Dans un bécher de 2000 mL sont ajoutés 800 g d’eau déionisée, et 500 g de cristaux d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (forme cristalline du sel de sodium) issus de l’exemple 2.
Sont ensuite ajoutés dans le réacteur : - 0,45 g de 2,2’-azobisisobutyronitrile, - 1,5 ml d’une solution à 2.5 g/l de dihydrochlorure de 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane], - 1,5 ml d’une solution à 1 g/l d’hypophosphite de sodium, - 1,5 ml d’une solution à 1 g/l de ter-butyl hydroperoxyde, - 1,5 ml d’une solution à 1 g/l de sulfate d’ammonium et de fer(II) hexahydraté (sel de Mohr).
Après quelques minutes, l’arrivée d’azote est fermée et le réacteur est clos. La réaction de polymérisation se déroule pendant 2 à 5 heures jusqu’à atteindre un pic de température. Le gel obtenu est haché et séché pour obtenir une poudre grossière elle-même broyée et tamisée pour obtenir le polymère sous forme de poudre.
Polymère 6 (ATBS non sous forme cristalline du sel de sodium) : Le polymère 6 est obtenu comme le polymère 5, mais en remplaçant l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique de forme cristalline du sel de sodium par 452 g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (exemple 1) n’étant pas de forme cristalline du sel de sodium et 175 g d’hydroxide de sodium à 50% de concentration en poids dans l’eau.
Polymères 7 et 8 (polymères ATBS/acrylamide) Polymère 7 (ATBS sous forme cristalline du sel de sodium) : Dans un bécher de 2000 mL sont ajoutés 1035 g d’eau déionisée, 520,5 g d’acrylamide en solution à 50%, 16,2 g d’urée et 285 g de cristaux d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique. (forme cristalline du sel de sodium) issus de l’exemple 2.
Sont ensuite ajoutés dans le réacteur : - 0,75 g de 2,2’-azobisisobutyronitrile, - 1,5 ml d’une solution à 5 g/L de dihydrochlorure de 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane], - 1,5 ml d’une solution à 3 g/L d’hypophosphite de sodium, - 2,25 ml d’une solution à 1 g/L de ter-butyl hydroperoxyde, - 2,25 ml d’une solution à 1 g/L de sulfate d’ammonium et de fer(II) hexahydraté (sel de Mohr).
Polymère 8 (ATBS non sous forme cristalline du sel de sodium) : Le polymère 8 est obtenu comme le polymère 7, mais en remplaçant l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique de forme cristalline du sel de sodium par 257 g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (exemple 1) n’étant pas de forme cristalline du sel de sodium et 99 g d’hydroxyde de sodium à 50% de concentration en poids dans l’eau.
Exemples 4 : Préparation de fluides de fracturation
De plus, le tapis flottant peut être disposé d’un côté distal du flotteur.
Par ailleurs, le tapis flottant peut présenter une souplesse de sorte à permettre au tapis flottant de suivre une forme de la surface d’eau.
Le tapis flottant peut être muni de moyens de traînée, destinés à permettre une augmentation d’une force de traînée par rapport à l’eau.
Selon une caractéristique additionnelle, les moyens d’augmentation de traînée comprennent au moins une poche à eau et/ou une ancre flottante.
Selon une autre caractéristique additionnelle et/ou complémentaire, les moyens de stabilisation comprennent au moins un radeau gonflable et dans lequel le tapis flottant est au moins un élément constitutif du radeau.
Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un aéronef équipé d’un système de flottabilité tel que décrit précédemment.
est une vue en perspective d’un aéronef selon l’invention ;
est une vue schématique de face d’un aéronef muni d’un système de flottabilité selon l’invention ; et
est un graphique présentant l’effet de stabilisation au mouvement de roulis selon l’invention.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
La présente une vue en perspective d’un aéronef 1 selon l’invention.
L’aéronef 1 est pourvu d’un système de flottabilité 2 selon l’invention afin de pouvoir flotter sur l’eau en cas d’amerrissage.
Un tel système de flottabilité 2 est pourvu d’au moins un flotteur 3, notamment d’au moins deux flotteurs 3, notamment agencés de part et d’autre d’un fuselage de l’aéronef 1.
En particulier, les flotteurs 3 peuvent être appariés. Dès lors, les flotteurs 3 d’une même paire peuvent être disposés symétriquement de part et d’autre d’un plan antéropostérieur de symétrie de l’aéronef 1.
Le système de flottabilité 2 peut comprendre aussi un dispositif de déploiement (non représenté), apte à permettre le déploiement d’éléments intégrés au système de flottabilité 2.
Avant le montage du dispositif le ou les tubes (17) sortent de la cloison en passant aux travers du percement circulaire (4).
Le dispositif est composé d’un boitier universel creux (1) muni d’une collerette sur sa face avant (2). Cette collerette étant destinée à maintenir le boitier en appuis contre la plaque de parement (3).
Le corps du boitier (1) est de forme conique ou cylindrique de telle manière qu’il comprend une section circulaire présentant un diamètre maximal compris entre 65 à 70mm hormis la collerette (2) qui a un diamètre supérieur à 68mm. Le corps du boitier (1) est engagé à l’intérieur du percement de la paroi (4) de cloison jusqu’à ce que la collerette (2) soit en appui contre la face externe de ladite paroi (3).