EP4118440A1 - Dispositif de détection pour microscope à sonde locale - Google Patents

Dispositif de détection pour microscope à sonde locale

Info

Publication number
EP4118440A1
EP4118440A1 EP20797764.6A EP20797764A EP4118440A1 EP 4118440 A1 EP4118440 A1 EP 4118440A1 EP 20797764 A EP20797764 A EP 20797764A EP 4118440 A1 EP4118440 A1 EP 4118440A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
probe
adapter
detection device
cradle
base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20797764.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Benjamin WALTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vmicro
Original Assignee
Vmicro
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vmicro filed Critical Vmicro
Publication of EP4118440A1 publication Critical patent/EP4118440A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00—General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/16—Probe manufacture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00—General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/02—Probe holders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00—General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/08—Probe characteristics

Definitions

  • the present invention relates to a detection device for a local probe microscope, a method of manufacturing this detection device as well as a local probe microscope comprising such a detection device.
  • Local probe microscopy also called near-field microscopy, is a microscopy technique for mapping a relief by scanning the surface to be imaged using a tip belonging to a probe.
  • the high resolution obtained by this microscopy technique makes it possible to observe objects as small as atoms, which is physically impossible with an optical microscope at any magnification.
  • Local probe microscopy has become in a few decades an indispensable tool for surface metrology and for scientific research, particularly in the development of nanotechnologies and the semiconductor industry.
  • the atomic force microscope or "AFM” for "Atomic Force Microscopy” in English
  • the tunneling microscope or “STM” for “Scanning Tunneling Microscope “in English
  • the near-field optical microscope or” SNOM “for” Scanning Near-field Optical Microscope "in English) whose light used is in the infrared or terahertz range.
  • Each of these types of local probe microscopes uses specific physical properties to map a relief.
  • the atomic force microscope uses the force of repulsion between, on the one hand, the electronic clouds of the atoms of the surface to be imaged and, on the other hand, the electronic clouds of the atoms of the tip.
  • the tunneling microscope measures the topography using the tunnel current appearing between a conductive tip and the conductive surface to be mapped.
  • the near-field optical microscope uses the presence of evanescent optical waves at the immediate periphery of a transparent surface, these optical waves being picked up or scattered by the local probe.
  • atomic force microscopy is a local probe microscopy technique.
  • atomic force microscopy uses a scanning technique developed from the 1980s to achieve atomic-scale resolution.
  • scanning tunneling microscopy atomic force microscopy is not limited to imaging conductive surfaces, making it suitable for insulating materials, semiconductors, and even samples of biological nature. This technique finds application in many fields of pure and applied research, but also in the microelectronics industry.
  • a general introduction to the principles of AFM is provided in the article by F. J. Giessibl and C. F. Quate "Exploring the nanoworld with atomic force microscopy", Physics Today, December 2006, pages 44-50.
  • the atomic force microscope of document EP0444697 comprises a local probe comprising a support of generally parallelepipedal shape having a certain length and a certain width, a lever extending from the support and a tip disposed at one end of this lever opposite of the support.
  • a movable platen provides movement of the sample relative to the probe, allowing the tip to move along the surface of that sample.
  • a laser beam is sent by a measuring laser to the upper surface of the lever, that is, to the surface of the lever opposite to that carrying the tip of the probe. This laser beam is deflected towards an optical measuring system.
  • the probe (“micro-cantilever” 111) is carried by a cradle (“lever seat”, 109) fixed by a screw to the rest of the atomic force microscope.
  • the probe is secured to the cradle by adhesive means.
  • the cradle thus ensures pre-alignment of the probe with the atomic force microscope.
  • it is sometimes necessary to change the probe, in particular when the tip of said probe is worn due to repeated contact with the surfaces of the samples. The probe is then simply detached from the cradle.
  • the width of the probe is identical to the width of the cradle.
  • the positioning of the probe on the cradle is thus facilitated and its retention in the atomic force microscope is ensured.
  • the trend has been to reduce the size of the probes in order to optimize manufacturing costs.
  • the probes are fabricated collectively on silicon substrates by photolithography and etching techniques. These operations are expensive and the cost of a manufacturing step is distributed among the different probes of the same silicon substrate. The smaller the probes, the more they can be made to fit on a silicon substrate, which thus reduces the unit cost of manufacture.
  • the cradle is subject to stringent standardization which tends to maintain a certain dimensioning, if only to facilitate the handling of the probe by the user.
  • a standard cradle has, for example, a cradle length of 3.4 mm ⁇ 0.05 mm and a cradle width of 1.6 mm ⁇ 0.05 mm.
  • the present invention aims to at least partially remedy this need.
  • the present invention aims to improve the positioning of a probe of reduced size in a standardized cradle of a local probe microscope.
  • a first object of the invention relates to a detection device intended to be inserted into a cradle of a local probe microscope.
  • the detection device includes a probe comprising a holder, a lever extending from the holder and a tip disposed at one end of the lever, opposite said holder.
  • the detection device comprises an adapter integral with the probe to adapt said probe to the cradle.
  • the adapter is secured to the probe by gluing means comprising at least one glue or by assembly means comprising a filler material used to secure said adapter to said probe during a brazing operation.
  • the detection device is formed of two parts which are assembled.
  • a first part is of reduced size. This includes the holder, the lever and the tip. This first part is the heart of the detection device.
  • a second part is the adapter.
  • the adapter's footprint is close to a standard probe. This adapter then allows the dimensions of the probe to be adapted to those of the cradle. The probe is thus wedged in the cradle which prevents any relative movement of the latter with respect to said cradle.
  • the azimuth of the probe relative to the lever movement detection laser is then ensured and the operation of the microscope is optimized.
  • the use of smaller probes helps to lower the production costs of these probes, allowing the microscope user to provide consumables at generally more attractive prices.
  • the use of smaller probes allows the use of more advanced micro-fabrication techniques and therefore better probe performance while maintaining a price per probe comparable to the existing one.
  • the support comprises a base intended to be supported by the cradle, this base having a base length L ' and a base width W ', such as L'> W ' .
  • the term “base intended to be supported by the cradle” is understood to mean a surface of the support which will rest directly or indirectly (via the adapter) on the cradle.
  • the adapter has an adapter width W at least 1 mm larger than the base width W of the probe.
  • the adapter makes it possible to compensate for the small dimensions of the probe to ensure good retention of the detection device in the cradle.
  • the adapter has a width W of 1.6 mm and the base has a width W 'of 0.5 mm.
  • the probe is secured to the adapter at the base of the probe.
  • the base is carried by the cradle via the adapter.
  • Adapters of a simple design can then be manufactured to improve the retention of the probe in the cradle.
  • the adapter comprises a housing intended to receive said probe.
  • the adapter comprises a housing intended to receive said probe.
  • the adapter has a thickness e and the housing passes through said thickness e.
  • the length of the housing is maximum and corresponds to the thickness e of the adapter.
  • the probe thus fully enters the housing. It is thus possible to have the tip of this probe in a standard plane without having to modify the optical path of the detection laser.
  • the support of the probe has a thickness e 'of probe support and said thickness e' of probe support is identical to the thickness e of the adapter.
  • the probe holder can be an exact extension of the adapter, with no surface offset.
  • the housing gives the adapter a generally L-shape or a generally U-shape. The L-shape of the adapter allows assembly from the side, to form the device of detection. The U-shape facilitates guiding of the probe relative to the adapter during assembly of said probe with said adapter.
  • the bonding means comprise an epoxy glue or an acrylic glue.
  • an epoxy adhesive comprises a resin and a hardener.
  • the epoxy glue has great mechanical resistance whatever the weather conditions.
  • the acrylic glue is a UV glue crosslinking under the action of ultraviolet radiation.
  • the bonding means comprise at least one discharge slot in said detection device, said discharge slot being intended to discharge excess adhesive. This ensures that the presence of too much glue does not interfere with the assembly and positioning of the probe and the adapter.
  • the material of the adapter is selected from a list of materials comprising:
  • the material of the adapter may be the same or different from the material of the probe.
  • the adapter comprises at least one electrical track.
  • This electrical track can ensure electrical continuity between the probe and the rest of the local probe microscope.
  • electrical signals can be exchanged between this probe and said microscope.
  • electromagnetic waves are exchanged, the electrical track forming part of a coplanar waveguide.
  • the support has another surface called the upper surface, opposite to the base in the support.
  • the probe lever extends said upper surface. So-called conventional probes are thus formed. These conventional probes have a lever extending the support substantially along an axis of symmetry of this support.
  • the support has a lateral surface connecting the upper surface of the support to the base of said support, the lever extending said lateral surface.
  • So-called lateral probes are thus formed having tips on the side. These side probes make it possible to produce levers with very long tips produced collectively on a silicon substrate.
  • the lateral surface of the probe support is secured to the adapter in the housing.
  • a second object of the invention relates to a method of manufacturing a detection device intended to be inserted into a cradle of a local probe microscope.
  • the manufacturing process includes a step of making a probe by physical etching of a silicon substrate, such as DRIE plasma etching (for "Deep Reactive Ion Etching").
  • the probe has a holder, a lever extending from the holder, and a tip disposed at one end of the lever, opposite said holder.
  • the manufacturing process also includes a step of producing an adapter intended to be secured to the probe to adapt said detection device to the cradle.
  • the manufacturing method comprises a step of securing the probe to the adapter by gluing means or by assembly means comprising a filler material used to secure said adapter to said probe during an operation. brazing.
  • the manufacturing process thus proposed makes it possible to constitute in a simple and practical manner a detection device adaptable to a standard cradle.
  • the probe and the adapter are made independently according to their own production process. This makes it possible to optimize the associated production method for each of these elements.
  • the manufacturing method comprises, prior to the securing step, a step of guiding between the adapter and the probe.
  • guide means are for example a trench in the silicon substrate of the probe. This trench will allow the adapter to pass through so that it sticks against the probe when assembling said probe with said adapter.
  • the manufacturing process comprises a step of separating the probe from the silicon substrate.
  • the detection device is thus formed with a view to storing it and subsequently using it as a standard sensor for a local probe microscope.
  • the adapter is produced by physical etching of a silicon substrate, such as DRIE plasma etching.
  • Another object of the invention relates to a local probe microscope comprising a detection device according to the first object of the invention, such as an atomic force microscope.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of an adapter according to a first embodiment of the adapter
  • Figure 2 is a schematic perspective view of an adapter according to a second embodiment of the adapter
  • Figure 3 is a schematic perspective view of an adapter according to a third embodiment of the adapter.
  • Figure 4 is a schematic perspective view of an adapter according to a fourth embodiment of the adapter.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of an adapter according to a fifth embodiment of the adapter;
  • Figure 6 is a schematic perspective view of an adapter according to a sixth embodiment of the adapter;
  • Figure 7 is a schematic perspective view of a probe according to a first embodiment of the probe.
  • Figure 8 is a schematic perspective view of a probe according to a second embodiment of the probe.
  • Figure 9 is a schematic perspective view of a probe according to a third embodiment of the probe.
  • FIG 10 is a schematic perspective view of a detection device according to a first embodiment of the invention, said detection device comprising the adapter of Figure 1 with the probe of the figure 9;
  • FIG 11 is a schematic perspective view of a detection device according to a second embodiment of the invention, said detection device comprising the adapter of Figure 2 with the probe of the figure 7;
  • FIG 12 is a schematic perspective view of a detection device according to a third embodiment of the invention, said detection device comprising the adapter of Figure 5 with the probe of the figure 9;
  • Figure 13 illustrates part of a local probe microscope comprising the detection device of Figure 12 held in a cradle of a local probe microscope;
  • Figure 14 illustrates a step of separating the probe of Figure 8 from a silicon substrate, according to a first method of manufacturing a detection device according to Figure 11;
  • Figure 15 illustrates a step of assembling the probe with the adapter following the step of Figure 14;
  • Figure 16 illustrates a step of placing the adapter of Figure 5 in the probe of Figure 7 according to a second method of manufacturing a detection device according to Figure 12;
  • FIG 17 illustrates a step of assembling the adapter of Figure 5 with the probe of Figure 9 following the step of Figure 16.
  • the invention is not limited to the embodiments and variants presented and other embodiments and variants will be apparent to those skilled in the art. Thus the description below applies more particularly to an atomic force microscope. Of course, this description is also valid for any other type of local probe microscope such as a scanning tunneling microscope or a near field optical microscope.
  • FIG. 1 schematically shows an adapter 10A for a detection device.
  • This 10A adapter is in the form of a rectangular parallelepiped having an adapter width W, an adapter length L, and a thickness e.
  • the width of the adapter W is here determined according to the direction Y
  • the length of the adapter L is determined according to the direction X
  • the thickness e is determined according to the direction Z. It will be noted that in a particular embodiment, the length of adapter L is greater than the width of adapter W which is itself greater than the thickness e of the adapter, such that L> W> e.
  • the adapter 10A has a lower surface 11 A (not visible in Figure 1). This lower surface 11A is adapted to be in contact with a cradle 40 of a local probe microscope 50, when the detection device is placed in this cradle 40.
  • the adapter 10A also comprises an upper surface 12A opposite the lower surface. 11 A.
  • the upper surface 12A of the adapter 10A is adapted to receive a probe from the detection device.
  • the adapter 10A comprises a side surface 18A of length L connecting the lower surface 11 A with the upper surface 12A.
  • FIG. 2 schematically shows an adapter 10B according to an alternative embodiment.
  • This adapter 10B is in the form of a rectangular parallelepiped having an adapter width W, an adapter length L, and a thickness e.
  • the adapter width W is determined in the Y direction
  • the adapter length L is determined in the X direction
  • the thickness e is determined in the Z direction.
  • the length of adapter L is greater than the width adapter W which is itself greater than the thickness e of the adapter, such that L>W> e.
  • the adapter 10B has a lower surface 11B (not visible in Figure 2). This lower surface 11 B is adapted to be in contact with a cradle 40 of a local probe microscope 50, when the detection device is placed in this cradle 40.
  • the adapter 10B also comprises an upper surface 12B opposite the surface. lower 11 B.
  • the upper surface 12B of the adapter 10B is adapted to receive a probe of the detection device. More particularly, the upper surface 12B comprises a housing 13B intended to receive a probe 20A, 20B, 20C.
  • the housing 13B is in the form of a space delimited by side surfaces 14B and a bottom surface 15B.
  • the bottom surface 15B is generally rectangular. This bottom surface 15B is here parallel to the upper surface 12B of the adapter 10B.
  • the housing 13B opens onto one of the “small side surfaces” 16B of this adapter, that is to say on one of the side surfaces having a width W.
  • the housing 13B has a depth P corresponding to the distance between the bottom surface 15B and the upper surface 12B.
  • the depth P of the housing 13B is here very small compared to the thickness e of the adapter 10B. In a particular embodiment, the depth P of the housing 13B corresponds to less than 10% of the thickness e of the adapter 10B.
  • the adapter 10B comprises a lateral surface 18B of length L connecting the lower surface 11B with the upper surface 12B.
  • FIGS 3 to 6 respectively show adapters 10C, 10D, 10E, 10F comprising at least one housing 13C, 13D, 13E, 13F.
  • This slot 13C, 13D, 13E, 13F passes through the associated adapter 10C, 10D, 10E, 10F.
  • the depth P of the housings 13C, 13D, 13E, 13F is therefore equivalent to the thickness e of the adapters 10C, 10D, 10E, 10F.
  • FIG 3 schematically shows an adapter 10C according to an alternative embodiment.
  • This adapter 10C is in the form of a rectangular parallelepiped having an adapter width W, an adapter length L, and a thickness e.
  • the adapter width W is determined according to the direction Y
  • the adapter length L is determined according to the direction X
  • the thickness e is determined according to the direction Z. It will be noted that in a mode of particular embodiment, the adapter length L is greater than the adapter width W which is itself greater than the thickness e, such that L>W> e.
  • the adapter 10C has a lower surface 11 C (not visible in Figure 3). This lower surface 11C is adapted to be in contact with a cradle 40 of a local probe microscope 50, when the detection device is placed in this cradle 40.
  • the adapter 10C also comprises an upper surface 12C opposite the lower surface. 11 C.
  • the upper surface 12C of the adapter 10C is adapted to receive a probe from the detection device. More particularly, the upper surface 12C comprises the housing 13C intended to receive a probe 20A, 20B, 20C. Housing 13C is in the form of a space passing through adapter 10C. This housing 13C opens onto the lower surface 11C of the adapter 10C as well as one "of the small side surfaces" 16C of this adapter, that is to say on a side surface having a width W.
  • the housing 13C is delimited by three side surfaces 14C 13C housing.
  • These side surfaces 14C are generally rectangular with a width W "corresponding to the thickness e of the adapter and a length L".
  • the length L ”of the side surfaces 14C of the housing is less than the width W of the adapter.
  • the housing is centered in the adapter with respect to an axis of symmetry X 'of the adapter. This axis of symmetry X ′ is parallel to the X direction.
  • the adapter 10C has a generally U-shape with two arms 17C. The two arms 17C of the adapter 10C thus delimit the housing 13C.
  • FIG. 4 schematically represents an adapter 10D according to an alternative embodiment.
  • This 10D adapter is in the form of a rectangular parallelepiped having an adapter width W, an adapter length L, and a thickness e.
  • the width of the adapter W is determined according to the direction Y
  • the length of the adapter L is determined according to the direction X
  • the thickness e is determined according to the direction Z. It will be noted that in a particular embodiment, the length d
  • the adapter L is greater than the width of the adapter W which is itself greater than the thickness e, such that L>W> e.
  • the 10D adapter has a lower surface 11 D (not visible in FIG. 3).
  • This lower surface 11 D is adapted to be in contact with a cradle 40 of a local probe microscope 50, when the detection device is placed in this cradle 40.
  • the adapter 10D also comprises an upper surface 12D opposite the surface. lower 11 D.
  • the upper surface 12D of the adapter 10D is adapted to receive a probe 20A, 20B, 20C from the detection device. More particularly, the upper surface 12D comprises the housing 13D intended to receive a probe 20A, 20B, 20C. Housing 13D is in the form of a space passing through adapter 10D.
  • This housing 13D opens onto the upper surface 12D of the adapter 11 D, on the lower surface 11 D of the adapter 10D, on one of the “small side surfaces” 16D of this adapter 10D, that is to say on a side surface having a width W as well as on one "of the large side surfaces” 18D of this adapter 10D, that is to say on a side surface having a length L.
  • the housing 13D is delimited by two side surfaces 14D of the housing 13D. These 14D side surfaces are generally rectangular with a width W "corresponding to the thickness e of the adapter and a length L". The length L ”of the side surfaces 14D of the housing 13D is less than the width W of the adapter 10D.
  • the adapter 10D has a generally L-shaped shape. The housing 13D is thus present in a corner of the adapter 10D.
  • FIG. 5 schematically represents an adapter 10E according to an alternative embodiment.
  • This 10E adapter is in the form of a rectangular parallelepiped having an adapter width W, an adapter length L, and a thickness e.
  • the adapter width W is determined in the Y direction
  • the adapter length L is determined in the X direction
  • the thickness e is determined in the Z direction. It will be noted that in a particular embodiment, the length of adapter L is greater than the width of adapter W which is itself greater than the thickness e, such that L> W> e.
  • the adapter 10E has a lower surface 11E (not visible in FIG. 3). This lower surface 11 E is adapted to be in contact with a cradle 40 of a local probe microscope 50, when the detection device is placed in this cradle 40.
  • the adapter 10E also comprises a surface upper surface 12E opposite the lower surface 11 E.
  • the upper surface 12E of the adapter 10E is adapted to receive a probe 20A, 20B, 20C of the detection device. More particularly, the upper surface 12E comprises the housing 13E intended to receive a probe 20A, 20B, 20C.
  • the housing 13E is in the form of a space passing through the adapter 10E.
  • This housing 13E opens out on the upper surface 12E of the adapter 10E, on the lower surface 11E of the adapter 10E, on one “of the small side surfaces” 16E of this adapter 10E, that is to say on a lateral surface having a width W as well as on one “of the large lateral surfaces” 18E of this adapter 10E, that is to say on a lateral surface having a length L.
  • the housing 13E is delimited by a first side surface 141 E and a second side surface 142E of housing 13E.
  • the first side surface 141 E of housing 13E is substantially parallel to the large side surface 18E of the adapter 10E.
  • the second side surface 142E is substantially parallel to the small side surface 16E.
  • These side surfaces 141 E, 142E are generally rectangular with a width W "corresponding to the thickness e of the adapter.
  • the length of the first side surface 141 E is here different from the length of the second side surface 142E.
  • the length of the first side surface 141 E is less than the length L of the adapter 10E.
  • the length of the second side surface 142E is less than the width W of the adapter 10E.
  • the length of the first side surface 141 E is the same as the length of the second side surface 142E.
  • the adapter 10E has a generally L-shape. The housing 13E is thus present in a corner of the adapter 10E.
  • the adapter 10E also comprises another housing 13F arranged in a corner opposite that of the housing 13E but opening onto the same large lateral surface 18E.
  • the other housing 13F opens onto the upper surface 12E of the adapter 10E as well as the lower surface 11 E of this adapter 10E.
  • the other housing 13F also opens onto a small side surface opposite the small side surface 16E.
  • the housing 13E and the other housing 13F define a specific part 19 of the adapter 10E having a tenon shape. This tenon shape is adapted to enter a complementary groove 82 of a silicon substrate, in order to assemble a detection device, as is shown more particularly in FIG. 16 and in FIG. 17.
  • the adapter 10E further comprises at least one chamfer 191 to facilitate the assembly of the detection device.
  • the adapter 10E has four chamfers 191.
  • the adapter 10E comprises at least recess 192 in the housing 13E.
  • the recess 192 extends over the entire thickness e of the adapter 10E.
  • the function of this recess 192 is to remove any excess glue.
  • the adapter 10E includes two adjacent recesses 192 which extend from the first side surface 141 E of the housing 13E.
  • the number of recesses present on the first lateral surface 141 E is greater than two.
  • the second lateral surface 142E also comprises at least one recess 192.
  • the adapter 10E here has a T-shape.
  • FIG. 6 illustrates another alternative embodiment of the 10F adapter.
  • This 10F adapter corresponds to the 10E adapter in Figure 5 with additional electrical means 60, 61, 62, 63. Accordingly, the description of the 10F adapter fully matches that of the 10E adapter.
  • the adapter 10F further comprises at least one electrical track 60.
  • the electrical track 60 comprises a first electrical base 61 and a second electrical base 62 as well as an electrical connection 63 between the first electrical base 61 and the second electrical base 62.
  • the first electric base 61 is positioned near the housing 13E.
  • the second electric base 62 is positioned near the other housing 13F.
  • the first electrical base is adapted to be in electrical communication with an electrical base belonging to a probe.
  • the second electrical base is adapted to be in communication with an electrical base belonging to the cradle of the local probe microscope.
  • the electrical means comprise two electrical tracks 60.
  • the electrical means 60 may have only one track.
  • the electrical means comprise a number of electrical tracks greater than 2.
  • the adapters 10A to 10F can be derived from a silicon substrate.
  • adapters 10A to 10F are made from a material selected from a list of materials including cut metal, for example using of a laser, a semiconductor, a ceramic, a polymer produced, for example, photolithography, an epoxy resin reinforced with fiberglass of the FR4 type.
  • the dimensions of the adapters 10A to 10F correspond to the dimensions of a standardized cradle.
  • the length L of the adapters 10A to 10F is 3.4mm, their width W is 1.6mm, and their thickness is 0.315mm.
  • FIGS 7 to 9 illustrate different embodiments of a probe (20A, 20B, 20C).
  • FIG. 7 is thus a schematic perspective view of a probe 20A according to a first embodiment.
  • the probe 20A includes a probe holder 21 A, a lever 22A and a tip 23A.
  • the probe support 21 A is in the form of a plate comprising a base 211 A (not visible in FIG. 7), an upper surface 212A opposite the base 211 A and 4 side faces 213A connecting said upper surface 212A at the base 211 A.
  • the base of the probe holder 211 A has a base length L 'and a base width W' with L '> W'.
  • the probe holder has a thickness e ".
  • the base length L ’ is the same as the base width W’ and the base 211 A has a square shape.
  • the lever 22A is in the form of an elongated plate. This lever 22A extends from the probe holder 21 A and it has the same thickness as the probe holder 211 A. In the embodiment of FIG. 7, the lever 22A extends the upper surface 212A and the base 211. A of the probe holder. The lever 22A is centered with respect to the base width W ’of the base of the probe holder 211 A. The lever 22A is thus placed in the extension of an axis of symmetry X” of the probe 20A.
  • the tip 23A is disposed at one end of the lever 22A opposite the probe support 21 A. It is present on a surface of the lever 22A so as to be able to be oriented towards the surface of the sample to be observed, when the probe is placed in the cradle. More precisely, the tip 23A protrudes from the surface of the lever 22A which directly extends the upper surface 212A of the probe holder 21 A.
  • the tip 23A here has a pyramidal shape with a square base of the diamond tip type.
  • FIG. 8 is thus a schematic perspective view of a probe 20B according to a second embodiment.
  • the probe 20B includes a probe holder 21B, a lever 22B and a tip 23B.
  • the probe support 21 B is in the form of a rectangular parallelepiped comprising a base 211 B (not visible in FIG. 8), an upper surface 212B opposite to the base 211 B and 4 side surfaces 213B connecting said surface top 212B to base 211 B.
  • the base of probe holder 211 B has a base length L 'and a base width W' with L '> W'.
  • the base length L ’ is here identical to the base width W’ and the base 211 B has a square shape.
  • the probe holder 211 B has a thickness e ’. This probe thickness e ’is greater than the probe thickness of the probe holder 21 A of FIG. 7. Indeed, the probe holder 21 B is here in two parts.
  • An upper part 214B having the upper surface 212B.
  • a lower part 215B comprising the base 211 B.
  • the upper part 214B and the lower part 215B have the same width and the same length so that these two parts extend exactly.
  • These two parts 214A, 215B are made from the same material and then assembled, for example, by gluing or by brazing. By brazing is meant the operation which establishes a mechanical connection between the parts 214A, 215B.
  • these two parts 214A, 214B are made of different materials and then assembled.
  • the thickness of the upper part 214B and the lower part 215B are different.
  • the thickness of the upper part 214B is here much less than the thickness of the lower part 215B.
  • the lever 22B is in the form of an elongated plate. This lever 22B extends from the upper part 214B of the probe holder 21B and it has the same thickness as this upper part 214B. More particularly in the embodiment of FIG. 8, the lever 22B extends the upper surface 212B. The lever 22B is centered with respect to the base width W ’of the base of the probe holder 211 A. The lever 22B is thus placed in the extension of an axis of symmetry X” of the probe 20B.
  • the tip 23B is disposed at one end of the lever 22B opposite the probe support 21 B. It is present on a surface of the lever 22B so as to be able to be oriented towards the surface of the sample to be observed, when the probe is placed in the cradle. Specifically, the tip 23B protrudes from the surface of the lever 22B which directly extends the upper surface 212B of the probe support 21 B.
  • the tip 23B here has a pyramidal shape with a square base of the diamond tip type.
  • FIG. 9 is a perspective diagram of a probe 20C according to a third embodiment.
  • the probe 20C includes a probe holder 21 C, a lever 22C and a tip 23C.
  • the probe support 21 C is in the form of a rectangular parallelepiped comprising a base 211 C (not visible in FIG. 9), an upper surface 212C opposite the base 211 BC and 4 side surfaces 2131 C, 2132C , 2133C connecting said upper surface 212C to the base 211 C.
  • the base of the probe holder 211 C has a base length L 'and a base width W' with L '> W'.
  • the base length L ’ is here greater than the base width W’ and the base 211 C has a rectangular shape.
  • the 211 C probe holder has a thickness e ’. In the particular embodiment of Figure 9, the probe thickness e "is close to the base width W".
  • the probe holder 21C has an inclined side surface 2132C.
  • This inclined side surface 2132C is disposed near the lever 22C and it forms with the upper surface 212C a ridge 21321 C generally perpendicular to the X direction of extension of the lever 22C.
  • the inclined side surface 2132C allows the probe 21 C not to interfere with the laser beam of the measuring laser when the latter is installed in the head of the local probe microscope.
  • the lever 22C is in the form of an elongated assembly. More particularly, the lever 22C comprises a first part 221 C extending the upper surface 212C of the probe holder 21 C and a second part 222C extending from said first part 221 C of the lever to the tip 23C.
  • the first part 221 C of the lever 22C has a generally triangular shape and it extends a side surface 2133C (not visible in FIG. 9 but visible in FIG. 16) of the probe support 21 C in the direction X.
  • the probe 20C is then called “lateral probe” 20C and the lever 22C is here off-center with respect to the base width W 'of the probe support 21 C.
  • the tip 23C is disposed at one end of the lever 22C opposite the probe support 21 C so as to be able to be oriented towards the surface of the sample to be observed, when the probe is placed in the cradle.
  • the point 23C here has the shape of a tetrahedron having three intersected planes forming a point point.
  • the levers 22A, 22B, 22C have dimensions much smaller than those of the probe supports 21 A, 21 B, 21 C. Thus the levers 22A, 22B, 22C have a lever length of the order of 0, 2 mm for a lever width of 0.04 mm and a lever thickness of a few micrometers.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of a detection device 30A according to a first embodiment of the invention.
  • This detection device 30A comprises the adapter 10A described in Figure 1 and the side probe 20C described in Figure 9.
  • the side probe 20C is here glued to the upper surface 12A of the adapter 10A. More specifically, the side probe 20C is oriented parallel to the adapter 10A so that the side surface 2131C of the probe 20C is parallel to the side surface 18A of the adapter 10A.
  • the base 211 C of the side probe 20C sits entirely on the upper surface 12A of the adapter 10A and is flush with an edge 121 A of the adapter 10A.
  • the lever 22C is then in projection relative to the adapter 10A.
  • FIG 11 is a schematic perspective view of a detection device 30B according to a second embodiment of the invention.
  • the detection device 30B comprises the adapter 10B described in FIG. 2 and the probe 20A described in FIG. 7.
  • the probe 20A is thus inserted and glued in the housing 13B of the adapter 10B, the dimensions of said probe 20A being adapted to said housing 13B.
  • the lever 22A of the probe 20A is then in projection relative to the adapter 10B.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view of a detection device 30C according to a third embodiment of the invention.
  • the detection device 30C comprises the adapter 10E described in FIG. 5 and the side probe 20C of FIG. 9.
  • the side probe 20C is here glued to the side surfaces 141 E and 142E of the. adapter 10E.
  • two evacuation slots 192 allow any excess glue to be evacuated.
  • the dimensions of the 20C probe are adapted to the housing and the lever 22C of said probe 20C is in projection relative to the adapter 10E.
  • the thickness e 'of the probe 20C is the same as the thickness e of the adapter 10E
  • the upper surface 212C of the side probe 20C is in the same plane as the upper surface 12E of the adapter and the upper surface 12E of the adapter.
  • lower surface 211C of said side probe 20C is in the same plane as the lower surface 11E of said adapter 10E.
  • Epoxy glue is a heat-curable liquid polymer. From a certain temperature, this epoxy adhesive polymerizes and becomes solid, which makes it possible to hold the adapter to the probe well in the various detection devices 30A, 30B, 30C.
  • the glue is an acrylic glue.
  • the acrylic glue polymerizes under the action of ultraviolet radiation.
  • assembly means comprising an input material, such as gold.
  • This filler material is deposited between the adapter and the probe in the various detection devices 30A, 30B, 30C to then be used to secure said adapter to said probe during a thermal operation and / or during a mechanical operation.
  • the operation performed is thermocompression.
  • the delivery material can be deposited on the adapter or on the probe. Alternatively, the delivery material is deposited on both the adapter and the probe.
  • FIG. 13 illustrates part of a local probe microscope comprising the detection device 30C of FIG. 12.
  • This local probe microscope is an atomic force microscope.
  • the local probe microscope of FIG. 13 comprises a head 50, a cradle 40 fixed to said head 50 by two screws 51, an elastic retaining blade 52 fixed to said head by a screw 53.
  • the cradle 40 has generally a U-shape and inside this cradle is placed the detection device 30C.
  • the cradle has, for example, a cradle length of 3.4 mm ⁇ 0.05 mm and a cradle width of 1.6 mm ⁇ 0.05 mm. More particularly, the detection device 30C rests on a surface S of the cradle 40, said surface S being shown in gray on the FIG. 13. The base of the probe 20C of the detection device 30C is thus supported by the cradle at the level of this surface S.
  • the probe 20C has reduced dimensions compared to the cradle 40.
  • the adapter 10E thus makes it possible to adapt the size of this probe 20C at the cradle 40.
  • the width W 'of the base of the probe is at least 1 mm less than the width of the adapter W.
  • adapter width W is meant here the maximum width W of this adapter.
  • the dimensions of the adapter 10E are thus determined to wedge the detection device 30C in the cradle 40.
  • an elastic retaining blade 52 adapted to press the detection device 30C against the surface S of the cradle 40.
  • the probe 20C is thus completely aligned in the cradle 40 in the X and Y directions and the local probe microscope can operate optimally.
  • the head 50 of the microscope gives a certain angle to the detection device.
  • the lever of this device is not completely parallel to this surface to be imaged. This lever makes an angle of between 7 and 13 ° with respect to said surface to be imaged.
  • Another object of the invention relates to a method of manufacturing a detection device.
  • FIGS. 14 and 15 illustrate a method of manufacturing the detection device 30B of FIG. 11.
  • This manufacturing method comprises a step of producing the probe 20A by physical etching of a silicon substrate 80.
  • the The step of making the probe 20A uses DRIE plasma etching.
  • a plurality of probes 20A can thus be produced in series from the same substrate.
  • the thickness of the probe 20A here corresponds to the thickness of the silicon substrate.
  • the OPP 70 is presented here in the form of a tube which is positioned on the upper surface of the probe 20A to bind to it. This connection is for example carried out by placing under vacuum in the tube of ORR 70.
  • the probe 20A is then taken by ORR 70 to the housing 13B of the adapter 10B to be secured there with the adapter 10B by means of collage.
  • the housing 13B comprises guide means (not shown) for guiding the probe 20A in the adapter 10B.
  • These guide means are, for example, guide grooves present in the side surfaces 14B of the housing 13B.
  • FIGS. 16 and 17 illustrate another method of manufacturing the detection device 30C of FIG. 12.
  • This manufacturing method comprises a step of making the probe 20C by physical etching of a silicon substrate 80.
  • the step of producing the probe 20C uses DRIE plasma etching.
  • a plurality of probe 20C can thus be manufactured in series from the same substrate 80.
  • the probe is here rotated 90 ° in the substrate, which makes it possible to densify the number of probes manufactured.
  • it is the width W ’of the probe that corresponds to the thickness of the silicon substrate.
  • this width W ′ is 0.5 mm.
  • the adapter 10E is brought to the silicon substrate 80.
  • the adapter 10E has been made previously. It has for example been produced in the same silicon substrate 80 as the probe 20C by physical etching, such as DRIE plasma etching. As a variant, it was made in another silicon substrate. In another variant, the adapter 10E was made by a different manufacturing process from that of the probe 20C.
  • the tenon-shaped part 19 of the adapter 10E is brought over the groove 82. In FIG. 17, this tenon-shaped part 19 is inserted into the groove 82 and the adapter 10E is positioned against the groove. probe 20A to be secured thereto by gluing means.
  • the groove 82 acts as a guide for the adapter 10E with respect to the probe 20C.
  • the probe 20C is then separated from the silicon substrate 90 by the sacrificial link element 81, which frees the whole of the detection device 30C. This can then be placed in a storage area for later use in a local probe microscope.
  • the chamfers 191 of the adapter 10E promote the insertion of the part 19 in the form of a tenon in the groove 82.
  • housing 13F promotes stable positioning of the adapter 10E relative to the silicon substrate 80, while the glue binding the probe and the adapter hardens.
  • FIGS. 14 to 17 also include a curing step with a view to hardening the glue used for holding the probe with the adapter.
  • the methods make it possible to constitute in a simple and practical manner detection devices adaptable to a standard cradle of a local probe microscope.
  • the lateral probe 20C of FIG. 9 has been associated with the adapter 10E of FIG. 5. In a preferred embodiment, this association is carried out using a Pick and Place Tool. Alternatively, the 20C side probe is paired with any 10A-10D and 10F adapter.
  • the conventional probe 20A of Figure 7 has been associated with the adapter 10B of Figure 2.
  • the conventional probe 20A is associated with any adapter 10A, 10C-10F.
  • the conventional probe 20B of Figure 8 is associated with any 10A-10F adapter.
  • the adapter 10E comprises several housings 13E, 13F to adapt to the probe 20C.
  • the adapter 10E comprises any other shape complementary to the probe 20C, for example shapes of the puzzle type.
  • said adapter 10E is positioned in the groove 82 by following a vertical movement (direction Y in FIG. 16) generally perpendicular to the silicon substrate 80.
  • the adapter 10C is additionally moved horizontally in the X direction of Figure 16 to fit into the probe.
  • the glue used to assemble the probe and the adapter is electrically conductive. It is then possible to combine the 10F adapter in FIG. 6 with a probe comprising a tip provided with an electrical track.
  • the electrically conductive glue ensures electrical continuity between said probe and said adapter.
  • the current flowing through the probe can be an alternating current or a direct current.
  • the glue used to assemble the probe and the adapter is compatible with ultra-vacuum.
  • the detection device is then adapted to operate in an ultra-vacuum chamber of a microscope.
  • the support of the probe 20C stops exactly at the limit of the surface S of the cradle 40.
  • the support of the probe 20C protrudes from the surface S of the cradle 40.
  • the support of the probe 20C is set back relative to the limit of the surface S of the cradle 40.
  • the tip of the probe is shown as being sharp.
  • the tip of the probe has a spherical shape. This type of rounded tip is used for special applications, such as metrology in biology.
  • the detection device has been illustrated as a component of a conventional atomic force microscope.
  • the atomic force microscope is dynamic and the device's lever is vibrated according to one of its own bending modes.
  • the tip of the detection device retracts near the surface to be scanned.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau (40) d'un microscope à sonde locale (50). Le dispositif de détection comprend une sonde (20A, 20B, 20C) comportant un support (21A, 21B, 21C), un levier (22A, 22B, 22C) s'étendant à partir du support (21A, 21B, 21C), une pointe (23A, 23B, 23C) disposée à une extrémité du levier (22A, 22B,22C), à l'opposé dudit support (21A, 21B, 21C). La sonde (20A, 20B, 20C) a des dimensions réduites par rapport au berceau (40) et le dispositif de détection (30A, 30B, 30C) comprend un adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) solidaire de la sonde (20A, 20B, 20C) pour adapter ladite sonde (20A, 20B, 20C) au berceau (40). L'adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) est solidaire de la sonde (20A, 20B, 20C) par des moyens de collage comprenant au moins une colle ou par des moyens d'assemblage comprenant un matériau d'apport utilisé pour solidariser ledit adaptateur à ladite sonde au cours d'une opération de brasage.

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif de détection pour microscope à sonde locale
[0001] Domaine technique
[0002] La présente invention concerne un dispositif de détection pour un microscope à sonde locale, un procédé de fabrication de ce dispositif de détection ainsi qu’un microscope à sonde locale comprenant un tel dispositif de détection.
[0003] Technique antérieure
[0004] La microscopie à sonde locale, également appelée microscopie de champ proche, est une technique de microscopie permettant de cartographier un relief en balayant la surface à imager à l’aide d’une pointe appartenant à une sonde. La haute résolution obtenue par cette technique de microscopie permet d’observer des objets aussi petits que des atomes, ce qui est physiquement impossible avec un microscope optique, quel que soit son grossissement. La microscopie à sonde locale est devenue en quelques décennies un outil indispensable pour la métrologie des surfaces et pour la recherche scientifique, notamment dans le développement des nanotechnologies et l’industrie des semi-conducteurs.
[0005] Parmi les différents types de microscopes à sonde locale, on distingue par exemple le microscope à force atomique (ou « AFM » pour « Atomic Force Microscopy » en anglais), le microscope à effet tunnel (ou « STM » pour « Scanning Tunneling Microscope » en anglais), le microscope optique en champ proche (ou « SNOM » pour « Scanning Near-field Optical Microscope » en anglais) dont la lumière utilisée est dans la gamme infra rouge ou terahertz. Chacun de ces types de microscope à sonde locale utilise des propriétés physiques particulières pour cartographier un relief. Ainsi, le microscope à force atomique utilise la force de répulsion entre d’une part les nuages électroniques des atomes de la surface à imager et d’autre part les nuages électroniques des atomes de la pointe. Selon le paramétrage, l’utilisateur peut également mesurer les forces attractives s’exerçant entre la pointe et l’échantillon. Le microscope à effet tunnel, quant à lui, mesure la topographie à l’aide du courant tunnel apparaissant entre une pointe conductrice et la surface conductrice à cartographier. Le microscope optique en champ proche utilise la présence d’ondes optiques évanescentes à la périphérie immédiate d’une surface transparente, ces ondes optiques étant captées ou diffusées par la sonde locale. Il convient de distinguer la grandeur d’intérêt et la méthode de contre-réaction pour conserver la distance pointe-surface constante. La contre-réaction est toujours assurée par les forces des points de surface comme en AFM.
[0006] Ces différents microscopes à sonde locale ont comme point commun le déplacement d’une pointe très fine sur une surface. Ce déplacement est assuré par des actionneurs de résolution nanométrique, par exemple de type piezo-électrique. L’électronique associée permet un asservissement vertical de la position de la pointe en fonction du relief de la surface, mais également la lecture d’une grandeur physique qui diffère selon le type de microscope.
[0007] Le document EP0444697 décrit plus particulièrement un microscope à force atomique. Comme il a déjà été indiqué, la microscopie à force atomique est une technique de microscopie à sonde locale. Plus particulièrement la microscopie à force atomique utilise une technique à balayage développée à partir des années quatre-vingt et permettant d’atteindre une résolution à l’échelle atomique. Contrairement à la microscopie à balayage à effet tunnel, la microscopie à force atomique n’est pas limitée à la formation d’images de surfaces conductrices, ce qui la rend adaptée à des matériaux isolants, semi-conducteurs, voire même à des échantillons de nature biologique. Cette technique trouve application dans de nombreux domaines de la recherche pure et appliquée, mais également dans l’industrie microélectronique. Une introduction générale aux principes de l’AFM est fournie par l’article de F. J. Giessibl et C. F. Quate « Exploring the nanoworld with atomic force microscopy », Physics Today, décembre 2006, pages 44-50.
[0008] Le microscope à force atomique du document EP0444697 comprend une sonde locale comportant un support de forme globalement parallélépipédique ayant une certaine longueur et une certaine largeur, un levier s’étendant à partir du support et une pointe disposée à une extrémité de ce levier à l’opposé du support. Un plateau mobile assure le mouvement de l’échantillon par rapport à la sonde, ce qui permet à la pointe de se déplacer le long de la surface de cet échantillon. Lorsque la pointe se déplace sur l’échantillon, un rayon laser est envoyé par un laser de mesure sur la surface supérieure du levier, c’est-à-dire sur la surface du levier opposée à celle portant la pointe de la sonde. Ce rayon laser est dévié vers un système de mesure optique. Ainsi, des mouvements de la pointe initiés par des irrégularités de la surface de l’échantillon modifient la course du rayon laser. Ces déviations du laser sont immédiatement détectées et traitées par le système de mesure optique. Dans le document EP0444697, la sonde (« micro-cantilever » 111) est portée par un berceau (« lever seat », 109) fixé par une vis au reste du microscope à force atomique. La sonde est solidarisée au berceau par des moyens adhésifs. Le berceau assure ainsi un pré-alignement de la sonde avec le microscope à force atomique. Au cours de l’utilisation du microscope à force atomique, il est parfois nécessaire de changer de sonde, notamment lorsque la pointe de ladite sonde est usée du fait de contacts répétés avec les surfaces des échantillons. La sonde est alors simplement décollée du berceau. En effet, on évite de dévisser le berceau à chaque changement de sonde pour ne pas avoir à régler à chaque fois le pré-alignement de ce berceau avec le microscope à force atomique. Dès lors, dans ce mode de réalisation, seule la sonde sert de consommable à l’utilisateur.
[0009] Dans le document EP0444697, la largeur de la sonde est identique à la largeur du berceau. Le positionnement de la sonde sur le berceau est ainsi facilité et son maintien dans le microscope à force atomique est assuré. Or depuis quelques années, la tendance est à la réduction de la taille des sondes afin d’optimiser les coûts de fabrication. En effet, les sondes sont fabriquées de manière collective sur des substrats de silicium par des techniques de photolithographie et gravure. Ces opérations sont coûteuses et le coût d’une étape de fabrication est réparti entre les différentes sondes d’un même substrat de silicium. Plus les sondes sont petites, plus on peut en faire tenir sur un substrat de silicium ce qui diminue ainsi le coût unitaire de fabrication. De plus, le berceau fait l’objet d’une standardisation contraignante qui tend à maintenir un certain dimensionnement, ne serait-ce que pour faciliter la manipulation de la sonde par l’utilisateur. Un berceau standard a par exemple une longueur de berceau de 3,4 mm ±0,05 mm et une largeur de berceau de 1 ,6 mm ±0,05 mm.
[0010] Les évolutions dans le dimensionnement du berceau et de la sonde sont donc aujourd’hui opposées.
[0011] Dès lors, il existe un problème pour rendre compatible des sondes de petite taille avec des berceaux de taille standardisée en vue d’assurer le fonctionnement optimal d’un microscope à sonde locale. [0012] Exposé de l’invention
[0013] La présente invention vise à remédier au moins en partie à ce besoin.
[0014] Plus particulièrement, la présente invention vise à améliorer le positionnement d’une sonde de taille réduite dans un berceau standardisé d’un microscope à sonde locale.
[0015] Un premier objet de l’invention concerne un dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau d’un microscope à sonde locale. Le dispositif de détection comprend une sonde comportant un support, un levier s’étendant à partir du support et une pointe disposée à une extrémité du levier, à l’opposé dudit support. La sonde ayant des dimensions réduites par rapport au berceau, le dispositif de détection comprend un adaptateur solidaire de la sonde pour adapter ladite sonde au berceau. L’adaptateur est solidaire de la sonde par des moyens de collage comprenant au moins une colle ou par des moyens d’assemblage comprenant un matériau d’apport utilisé pour solidariser ledit adaptateur à ladite sonde au cours d’une opération de brasage.
[0016] Ainsi, le dispositif de détection est formé de deux parties qui sont assemblées. Une première partie est de de taille réduite. Celle-ci comprend le support, le levier et la pointe. Cette première partie est le cœur du dispositif détection. Une seconde partie correspond à l’adaptateur. L’empreinte de l’adaptateur est proche d’une sonde standard. Cet adaptateur permet alors d’adapter les dimensions de la sonde à celles du berceau. La sonde est ainsi calée dans le berceau ce qui empêche tout mouvement relatif de celle-ci par rapport audit berceau. L’azimutage de la sonde par rapport au laser de détection des mouvements du levier est alors assuré et le fonctionnement du microscope est optimisé. En outre, l’utilisation de sondes plus petites contribue à abaisser les coûts de production de ces sondes, ce qui permet de proposer à l’utilisateur du microscope des consommables à des prix globalement plus attractifs. En outre, l’utilisation de sondes plus petites permet d’utiliser des techniques de micro-fabrication plus avancées et donc d’obtenir des meilleures performances de sonde tout en conservant un prix par sonde comparable à l’existant.
[0017] Dans un mode de réalisation particulier, le support comprend une base destinée à être supportée par le berceau, cette base ayant une longueur de base L’ et une largeur de base W’, tel que L’ > W’. Par « base destinée à être supportée par le berceau », on entend une surface du support qui va reposer directement ou indirectement (via l’adaptateur) sur le berceau. L’adaptateur a une largeur d’adaptateur W supérieure d’au moins 1 mm à la largeur de base W de la sonde.
[0018] Ainsi, l’adaptateur permet de compenser les dimensions réduites de la sonde pour assurer un bon maintien du dispositif de détection dans le berceau. Dans un exemple de réalisation particulier, l’adaptateur a une largeur W de 1 ,6 mm et la base a une largeur W’ de 0,5 mm.
[0019] Dans un mode de réalisation particulier, la sonde est solidarisée avec l’adaptateur au niveau de la base de la sonde. Ainsi, dans le microscope à sonde locale, la base est portée par le berceau par l’intermédiaire de l’adaptateur. On peut alors fabriquer des adaptateurs de conception simple pour améliorer le maintien de la sonde dans le berceau.
[0020] Dans un autre mode de réalisation particulier, l’adaptateur comprend un logement destiné à recevoir ladite sonde. De cette manière, il est possible de « faire rentrer », la sonde dans l’adaptateur de sorte à ne pas cumuler l’épaisseur de la sonde avec celle de l’adaptateur dans le dispositif de détection. Le trajet optique du laser de détection est ainsi respecté, celui-ci ne pouvant pas être corrigé sur une trop grosse épaisseur. En prévoyant un logement dans l’adaptateur, on peut plus facilement contrôler l’épaisseur globale du dispositif de détection.
[0021] Préférentiellement, l’adaptateur a une épaisseur e et le logement traverse ladite épaisseur e. Ainsi, la longueur du logement est maximale et correspond à l’épaisseur e de l’adaptateur. La sonde rentre ainsi totalement dans le logement. Il est ainsi possible d’avoir la pointe de cette sonde dans un plan standard sans devoir modifier le trajet optique du laser de détection.
[0022] Préférentiellement, le support de la sonde a une épaisseur e’ de support de sonde et ladite épaisseur e’ de support de sonde est identique à l’épaisseur e de l’adaptateur. Ainsi, il est possible de réaliser la sonde et l’adaptateur dans un même substrat de silicium d’épaisseur e, e’. Les coûts de fabrication sont alors améliorés. En outre, avec des épaisseurs identiques, le support de sonde peut être un prolongement exact de l’adaptateur, sans décalage de surface. [0023] Dans un autre mode de réalisation particulier, le logement donne à l’adaptateur une forme globalement en L ou une forme globalement en U. La forme en L de l’adapteur permet un assemblage par le côté, pour former le dispositif de détection. La forme en U facilite le guidage de la sonde par rapport à l’adaptateur lors de l’assemblage de ladite sonde avec ledit adaptateur.
[0024] Dans un autre mode de réalisation particulier, les moyens de collage comprennent une colle epoxy ou une colle acrylique. De manière connue, une colle epoxy comprend une résine et un durcisseur. La colle epoxy présente une grande résistance mécanique quelles que soient les conditions climatiques. Préférentiellement, la colle acrylique est une colle UV réticulant sous l’action d’un rayonnement ultraviolet.
[0025] Dans un autre mode de réalisation particulier, les moyens de collage comprennent au moins une fente d’évacuation dans ledit dispositif de détection, ladite fente d’évacuation étant destinée à évacuer un surplus de colle. De cette manière, on s’assure que la présence d’une trop grande quantité de colle ne vienne pas perturber l’assemblage et le positionnement de la sonde et de l’adaptateur.
[0026] Dans un autre mode de réalisation particulier, le matériau de l’adaptateur est sélectionné parmi une liste de matériaux comprenant :
- un substrat de silicium ;
- un métal ;
- un semi-conducteur ;
- une céramique ;
- un polymère ;
- une résine époxyde renforcée de fibre de verre de type FR4.
[0027] Ainsi, le matériau de l’adaptateur peut être identique ou différent du matériau de la sonde.
[0028] Dans un autre mode de réalisation particulier, l’adaptateur comprend au moins une piste électrique. Cette piste électrique peut assurer une continuité électrique entre la sonde et le reste du microscope à sonde locale. Ainsi des signaux électriques peuvent être échangés entre cette sonde et ledit microscope. En variante, ce sont des ondes électromagnétiques qui sont échangées, la piste électrique faisant partie d’un guide d’onde coplanaire. [0029] Dans un autre mode de réalisation particulier, le support a une autre surface dite surface supérieure, opposée à la base dans le support. Le levier de la sonde prolonge ladite surface supérieure. On constitue ainsi des sondes dites sondes classiques. Ces sondes classiques présentent un levier prolongeant le support sensiblement selon un axe de symétrie de ce support.
[0030] Dans un autre mode de réalisation particulier, le support a une surface latérale reliant la surface supérieure du support à la base dudit support, le levier prolongeant ladite surface latérale. On constitue ainsi des sondes dites sondes latérales présentant des pointes sur le côté. Ces sondes latérales permettent de réaliser des leviers avec des pointes très longues réalisées collectivement sur un substrat de silicium.
[0031] Dans un autre mode de réalisation particulier, la surface latérale du support de la sonde est solidarisée avec l’adaptateur dans le logement.
[0032] Un second objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau d’un microscope à sonde locale. Le procédé de fabrication comporte une étape de réalisation d’une sonde par gravure physique d’un substrat de silicium, telle que la gravure plasma DRIE (pour « Deep Reactive Ion Etching » en anglais). La sonde comporte un support, un levier s’étendant à partir du support et une pointe disposée à une extrémité du levier, à l’opposé dudit support. La sonde ayant des dimensions réduites par rapport au berceau, le procédé de fabrication comprend également une étape de réalisation d’un adaptateur destiné à être solidarisé avec la sonde pour adapter ledit dispositif de détection au berceau. Enfin, le procédé de fabrication comprend une étape de solidarisation de la sonde avec l’adaptateur par des moyens de collage ou par des moyens d’assemblage comprenant un matériau d’apport utilisé pour solidariser ledit adaptateur à ladite sonde au cours d’une opération de brasage.
[0033] Le procédé de fabrication ainsi proposé permet de constituer de manière simple et pratique un dispositif de détection adaptable à un berceau standard. La sonde et l’adaptateur sont réalisés indépendamment selon leur propre procédé de réalisation. Cela permet d’optimiser pour chacun de ces éléments le procédé de réalisation associé. [0034] Préférentiellement, le procédé de fabrication comprend, préalablement à l’étape de solidarisation, une étape de guidage entre l’adaptateur et la sonde. Ainsi, il est possible de prévoir des moyens de guidage entre l’adaptateur et la sonde. Ces moyens de guidage sont par exemple une tranchée dans le substrat de silicium de la sonde. Cette tranchée va permettre de laisser passer l’adaptateur pour que celui-ci vienne se coller contre la sonde lors de l’assemblage de ladite sonde avec le dit adaptateur.
[0035] Préférentiellement, le procédé de fabrication comprend une étape de désolidarisation de la sonde par rapport au substrat de silicium. On vient ainsi constituer le dispositif de détection en vue de le stocker et de l’utiliser par la suite comme un capteur standard pour un microscope à sonde locale.
[0036] Préférentiellement, l’adapteur est réalisé par gravure physique d’un substrat de silicium, telle que la gravure plasma DRIE.
[0037] Un autre objet de l’invention concerne un microscope à sonde local comportant un dispositif de détection selon le premier objet de l’invention, tel qu’un microscope à force atomique.
[0038] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :
[0039] [Fig 1] la figure 1 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un premier mode de réalisation de l’adaptateur;
[0040] [Fig 2] la figure 2 est vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un seconde mode de réalisation de l’adaptateur ;
[0041] [Fig 3] la figure 3 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un troisième mode de réalisation de l’adaptateur ;
[0042] [Fig 4] la figure 4 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un quatrième mode de réalisation de l’adaptateur ;
[0043] [Fig 5] la figure 5 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un cinquième mode de réalisation de l’adaptateur ; [0044] [Fig 6] la figure 6 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un sixième mode de réalisation de l’adaptateur ;
[0045] [Fig 7] la figure 7 est une vue schématique en perspective d’une sonde selon un premier mode de réalisation de la sonde ;
[0046] [Fig 8] la figure 8 est une vue schématique en perspective d’une sonde selon un second mode de réalisation de la sonde ;
[0047] [Fig 9] la figure 9 est une vue schématique en perspective d’une sonde selon un troisième mode de réalisation de la sonde ;
[0048] [Fig 10] la figure 10 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection selon un premier mode de réalisation de l’invention, ledit dispositif de détection comprenant l’adaptateur de la figure 1 avec la sonde de la figure 9 ;
[0049] [Fig 11] la figure 11 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection selon un second mode de réalisation de l’invention, ledit dispositif de détection comprenant l’adaptateur de la figure 2 avec la sonde de la figure 7 ;
[0050] [Fig 12] la figure 12 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection selon un troisième mode de réalisation de l’invention, ledit dispositif de détection comprenant l’adaptateur de la figure 5 avec la sonde de la figure 9 ;
[0051] [Fig 13] la figure 13 illustre une partie d’un microscope à sonde locale comprenant le dispositif de détection de la figure 12 maintenu dans un berceau d’un microscope à sonde locale ;
[0052] [Fig 14] la figure 14 illustre une étape de désolidarisation de la sonde de la figure 8 par rapport à un substrat de silicium, selon un premier procédé de fabrication d’un dispositif de détection conforme à la figure 11 ;
[0053] [Fig 15] la figure 15 illustre une étape d’assemblage de la sonde avec l’adaptateur suite à l’étape de la figure 14 ;
[0054] [Fig 16] la figure 16 illustre une étape de mise en place de l’adaptateur de la figure 5 dans la sonde de la figure 7 selon un second procédé de fabrication d’un dispositif de détection conforme à la figure 12 ;
[0055] [Fig 17] la figure 17 illustre une étape d’assemblage de l’adaptateur de la figure 5 avec la sonde de la figure 9 suite à l’étape de la figure 16. [0056] L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier. Ainsi la description ci-dessous s’applique plus particulièrement pour un microscope à force atomique. Bien entendu, cette description est également valable pour tout autre type de microscope à sonde locale tel qu’un microscope à effet tunnel, un microscope optique en champ proche.
[0057] Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes références.
[0058] La figure 1 représente schématiquement un adaptateur 10A pour un dispositif de détection. Cet adaptateur 10A se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est ici déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier, la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e de l’adaptateur, tel que L>W>e.
[0059] L’adaptateur 10A comporte une surface inférieure 11 A (non visible sur la figure 1). Cette surface inférieure 11A est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10A comporte également une surface supérieure 12A opposée à la surface inférieure 11 A. La surface supérieure 12A de l’adapteur 10A est adaptée pour recevoir une sonde du dispositif de détection. Enfin, l’adapteur 10A comprend une surface latérale 18A de longueur L reliant la surface inférieure 11 A avec la surface supérieure 12A.
[0060] La figure 2 représente schématiquement un adaptateur 10B selon une variante de réalisation. Cet adaptateur 10B se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e de l’adaptateur, tel que L>W> e.
[0061] L’adaptateur 10B comporte une surface inférieure 11 B (non visible sur la figure 2). Cette surface inférieure 11 B est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10B comporte également une surface supérieure 12B opposée à la surface inférieure 11 B. La surface supérieure 12B de l’adapteur 10B est adaptée pour recevoir une sonde du dispositif de détection. Plus particulièrement, la surface supérieure 12B comporte un logement 13B destiné à recevoir une sonde 20A, 20B, 20C. Le logement 13B se présente sous la forme d’un espace délimité par des surfaces latérales 14B et une surface de fond 15B. La surface de fond 15B est globalement rectangulaire. Cette surface de fond 15B est ici parallèle à la surface supérieure 12B de l’adaptateur 10B. Le logement 13B débouche sur une « des petites surfaces latérales » 16B de cet adaptateur, c’est-à- dire sur une des surfaces latérales présentant une largeur W. Le logement 13B présente une profondeur P correspondant à la distance entre la surface de fond 15B et la surface supérieure 12B. La profondeur P du logement 13B est ici très petite par rapport à l’épaisseur e de l’adaptateur 10B. Dans un mode de réalisation particulier, la profondeur P du logement 13B correspond à moins de 10% de l’épaisseur e de l’adaptateur 10B. Enfin, l’adapteur 10B comprend une surface latérale 18B de longueur L reliant la surface inférieure 11 B avec la surface supérieure 12B.
[0062] Les figures 3 à 6 présentent respectivement des adaptateurs 10C, 10D, 10E, 10F comportant au moins un logement 13C, 13D, 13E, 13F. Ce logement 13C, 13D, 13E, 13F traverse l’adaptateur associé 10C, 10D, 10E, 10F. La profondeur P des logements 13C, 13D, 13E, 13F est donc équivalente à l’épaisseur e des adaptateurs 10C, 10D, 10E, 10F.
[0063] La figure 3 représente schématiquement un adaptateur 10C selon une variante de réalisation. Cet adaptateur 10C se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier, la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e, tel que L >W > e.
[0064] L’adaptateur 10C comporte une surface inférieure 11 C (non visible sur la figure 3). Cette surface inférieure 11C est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10C comporte également une surface supérieure 12C opposée à la surface inférieure 11 C. La surface supérieure 12C de l’adapteur 10C est adaptée pour recevoir une sonde du dispositif de détection. Plus particulièrement, la surface supérieure 12C comporte le logement 13C destiné à recevoir une sonde 20A, 20B, 20C. Le logement 13C se présente sous la forme d’un espace traversant l’adaptateur 10C. Ce logement 13C débouche sur la surface inférieure 11C de l’adaptateur 10C ainsi que sur une « des petites surfaces latérales » 16C de cet adaptateur, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une largeur W.
[0065] De plus, le logement 13C est délimité par trois surfaces latérales 14C de logement 13C. Ces surfaces latérales 14C sont globalement rectangulaires avec une largeur W” correspondant à l’épaisseur e de l’adaptateur et une longueur L”. La longueur L” des surfaces latérales 14C du logement est inférieure à la largeur W de l’adaptateur. On notera également que le logement est centré dans l’adaptateur par rapport à un axe de symétrie X’ de l’adaptateur. Cet axe de symétrie X’ est parallèle à la direction X. Dans ce mode de réalisation de la figure 3, l’adaptateur 10C présente une forme globalement en U comportant deux bras 17C. Les deux bras 17C de l’adaptateur 10C délimitent ainsi le logement 13C.
[0066] La figure 4 représente schématiquement un adaptateur 10D selon une variante de réalisation. Cet adaptateur 10D se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier, la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e, tel que L >W > e. [0067] L’adaptateur 10D comporte une surface inférieure 11 D (non visible sur la figure 3). Cette surface inférieure 11 D est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10D comporte également une surface supérieure 12D opposée à la surface inférieure 11 D. La surface supérieure 12D de l’adapteur 10D est adaptée pour recevoir une sonde 20A, 20B, 20C du dispositif de détection. Plus particulièrement, la surface supérieure 12D comporte le logement 13D destiné à recevoir une sonde 20A, 20B, 20C. Le logement 13D se présente sous la forme d’un espace traversant l’adaptateur 10D. Ce logement 13D débouche sur la surface supérieure 12D de l’adaptateur 11 D, sur la surface inférieure 11 D de l’adaptateur 10D, sur une « des petites surfaces latérales » 16D de cet adaptateur 10D, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une largeur W ainsi que sur une « des grandes surfaces latérales » 18D de cet adaptateur 10D, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une longueur L.
[0068] De plus, le logement 13D est délimité par deux surfaces latérales 14D de logement 13D. Ces surfaces latérales 14D sont globalement rectangulaires avec une largeur W” correspondant à l’épaisseur e de l’adaptateur et une longueur L”. La longueur L” des surfaces latérales 14D du logement 13D est inférieure à la largeur W de l’adaptateur 10D. Dans ce mode de réalisation de la figure 4, l’adaptateur 10D présente une forme globalement en L. Le logement 13D est ainsi présent dans un coin de l’adaptateur 10D.
[0069] La figure 5 représente schématiquement un adaptateur 10E selon une variante de réalisation. Cet adaptateur 10E se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e, tel que L >W > e.
[0070] L’adaptateur 10E comporte une surface inférieure 11 E (non visible sur la figure 3). Cette surface inférieure 11 E est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10E comporte également une surface supérieure 12E opposée à la surface inférieure 11 E. La surface supérieure 12E de l’adapteur 10E est adaptée pour recevoir une sonde 20A, 20B, 20C du dispositif de détection. Plus particulièrement, la surface supérieure 12E comporte le logement 13E destiné à recevoir une sonde 20A, 20B, 20C. Le logement 13E se présente sous la forme d’un espace traversant l’adaptateur 10E. Ce logement 13E débouche sur la surface supérieure 12E de l’adaptateur 10E, sur la surface inférieure 11 E de l’adaptateur 10E, sur une « des petites surfaces latérales » 16E de cet adaptateur 10E, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une largeur W ainsi que sur une « des grandes surface latérales » 18E de cet adaptateur 10E, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une longueur L.
[0071] De plus, le logement 13E est délimité par une première surface latérale 141 E et une seconde surface latérale 142E de logement 13E. La première surface latérale 141 E de logement 13E est sensiblement parallèle à la grande surface latérale 18E de l’adaptateur 10E. La seconde surface latérale 142E est sensiblement parallèle à la petite surface latérale 16E. Ces surfaces latérales 141 E, 142E sont globalement rectangulaires avec une largeur W” correspondant à l’épaisseur e de l’adaptateur.
La longueur de la première surface latérale 141 E est ici différente de la longueur de la seconde surface latérale 142E. Ainsi, la longueur de la première surface latérale 141 E est inférieure à la longueur L de l’adaptateur 10E. De plus la longueur de la seconde surface latérale 142E est inférieure à la largeur W de l’adaptateur 10E. En variante, la longueur de la première surface latérale 141 E est identique à la longueur de la seconde surface latérale 142E. Dans ce mode de réalisation de la figure 5, l’adaptateur 10E présente une forme globalement en L. Le logement 13E est ainsi présent dans un coin de l’adaptateur 10E.
[0072] L’adaptateur 10E comporte également un autre logement 13F disposé dans un coin opposé à celui du logement 13E mais débouchant sur même grande surface latérale 18E. L’autre logement 13F débouche sur la surface supérieure 12E de l’adaptateur 10E ainsi que sur la surface inférieure 11 E de cet adaptateur 10E. L’autre logement 13F débouche également sur une petite surface latérale opposée à la petite surface latérale 16E. Le logement 13E et l’autre logement 13F définissent une partie spécifique 19 de l’adaptateur 10E présentant une forme en tenon. Cette forme en tenon est adaptée pour entrer dans une rainure complémentaire 82 d’un substrat de silicium, en vue d’assembler un dispositif de détection, comme cela est représenté plus particulièrement à la figure 16 et à la figure 17. L’adaptateur 10E comporte en outre au moins un chanfrein 191 pour favoriser l’assemblage du dispositif de détection. Dans le mode de réalisation de la figure 5, l’adaptateur 10E comporte quatre chanfreins 191. Enfin l’adaptateur 10E comprend au moins renfoncement 192 dans le logement 13E. Le renfoncement 192 s’étend sur toute l’épaisseur e de l’adaptateur 10E. Ce renfoncement 192 a pour fonction d’évacuer un éventuel surplus de colle. Dans le mode de réalisation de la figure 5, l’adaptateur 10E comprend deux renfoncements 192 adjacents qui s’étendent à partir de la première surface latérale 141 E du logement 13E. En variante, le nombre de renfoncements présent sur la première surface latérale 141 E est supérieur à deux. Dans une autre variante de réalisation, la seconde surface latérale 142E comprend également au moins un renfoncement 192. L’adaptateur 10E a ici une forme en T.
[0073] La figure 6 illustre une autre variante de réalisation de l’adaptateur 10F. Cet adapteur 10F correspond à l’adaptateur 10E de la figure 5 avec des moyens électriques 60, 61 , 62, 63 supplémentaires. En conséquence, la description de l’adaptateur 10F correspond en totalité à celle de l’adaptateur 10E. L’adaptateur 10F comprend en outre au moins une piste électrique 60. La piste électrique 60 comprend une première base électrique 61 et une seconde base électrique 62 ainsi qu’une liaison électrique 63 entre la première base électrique 61 et la seconde base électrique 62. La première base électrique 61 est positionnée à proximité du logement 13E. La seconde base électrique 62 est positionnée à proximité de l’autre logement 13F. Ainsi, la première base électrique est adaptée pour être en communication électrique avec une base électrique appartenant à une sonde. La seconde base électrique est adaptée pour être en communication avec une base électrique appartenant au berceau du microscope à sonde locale. Dans le mode de réalisation de la figure 6, les moyens électriques comportent deux pistes électriques 60. En variante, les moyens électriques 60 peuvent ne comporter qu’une seule piste. Dans une autre variante de réalisation, les moyens électriques comportent un nombre de pistes électriques supérieur à 2.
[0074] Les adaptateurs 10A à 10F peuvent être issus d’un substrat de silicium. En variante, les adaptateurs 10A à 10F sont réalisés à partir d’un matériau sélectionné parmi une liste de matériaux comprenant un métal découpé, par exemple, à l’aide d’un laser, un semi-conducteur, une céramique, un polymère réalisé, par exemple, photolithographie, une résine époxyde renforcée de fibre de verre de type FR4.
[0075] Les dimensions des adaptateurs 10A à 10F correspondent à des dimensions d’un berceau normalisé. Par exemple, la longueur L des adaptateurs 10A à 10F est de 3,4 mm, leur largeur W est de 1 ,6 mm et leur épaisseur est de 0,315 mm.
[0076] Les figures 7 à 9 illustrent différents modes de réalisation d’une sonde (20A, 20B, 20C).
[0077] La figure 7 est ainsi une vue schématique en perspective d’une sonde 20A selon un premier mode de réalisation. La sonde 20A comprend un support de sonde 21 A, un levier 22A et une pointe 23A.
[0078] Le support de sonde 21 A se présente la forme d’une plaque comprenant une base 211 A (non visible sur la figure 7), une surface supérieure 212A opposée à la base 211 A et 4 faces latérales 213A reliant ladite surface supérieure 212A à la base 211 A. La base du support de sonde 211 A a une longueur de base L’ et une largeur de base W’ avec L’>W’. Le support de sonde présente une épaisseur e’. Dans le mode de réalisation de la figure 7, la longueur de base L’ est identique à la largeur de base W’ et la base 211 A a une forme carré.
[0079] Le levier 22A se présente sous la forme d’une plaque de forme allongée. Ce levier 22A s’étend à partir du support de sonde 21 A et il présente la même épaisseur que le support de sonde 211 A. Dans le mode de réalisation de la figure 7, le levier 22A prolonge la surface supérieure 212A et la base 211 A du support de sonde. Le levier 22A est centré par rapport à la largeur de base W’ de la base du support de sonde 211 A. Le levier 22A est ainsi placé dans le prolongement d’un axe de symétrie X” de la sonde 20A.
[0080] La pointe 23A est disposée à une extrémité du levier 22A à l’opposé du support de sonde 21 A. Elle est présente sur une surface du levier 22A de sorte à pouvoir être orientée vers la surface de l’échantillon à observer, lorsque la sonde est placée dans le berceau. Plus précisément, la pointe 23A fait saillie à partir de la surface du levier 22A qui prolonge directement la surface supérieure 212A du support de sonde 21 A. La pointe 23A a ici une forme pyramidale à base carrée de type pointe de diamant. [0081] La figure 8 est ainsi une vue schématique en perspective d’une sonde 20B selon un second mode de réalisation. La sonde 20B comprend un support de sonde 21 B, un levier 22B et une pointe 23B.
[0082] Le support de sonde 21 B se présente la forme d’un parallélépipède rectangle comprenant une base 211 B (non visible sur la figure 8), une surface supérieure 212B opposée à la base 211 B et 4 surfaces latérales 213B reliant ladite surface supérieure 212B à la base 211 B. La base du support de sonde 211 B a une longueur de base L’ et une largeur de base W’ avec L’>W’. La longueur de base L’ est ici identique à la largeur de base W’ et la base 211 B a une forme carré. De plus, le support de sonde 211 B présente une épaisseur e’. Cette épaisseur de sonde e’ est supérieure à l’épaisseur de sonde du support de sonde 21 A de la figure 7. En effet, le support de sonde 21 B est ici en deux parties. Une partie supérieure 214B comportant la surface supérieure 212B. Une partie inférieure 215B comportant la base 211 B. La partie supérieure 214B et la partie inférieure 215B ont la même largeur et la même longueur de sorte que ces deux parties se prolongent exactement. Ces deux parties 214A, 215B sont réalisés dans un même matériau puis assemblés, par exemple, par collage ou par brasage. Par brasage, on entend l’opération qui établit une liaison mécanique entre les parties 214A, 215B. En variante, ces deux parties 214A, 214B sont réalisés dans des matériaux différents puis assemblés. L’épaisseur de la partie supérieure 214B et de la partie inférieure 215B sont différentes. L’épaisseur de la partie supérieure 214B est ici bien inférieure à l’épaisseur de la partie inférieure 215B.
[0083] Le levier 22B se présente sous la forme d’une plaque de forme allongée. Ce levier 22B s’étend à partir de la partie supérieure 214B du support de sonde 21 B et il présente la même épaisseur que cette partie supérieure 214B. Plus particulièrement dans le mode de réalisation de la figure 8, le levier 22B prolonge la surface supérieure 212B. Le levier 22B est centré par rapport à la largeur de base W’ de la base du support de sonde 211 A. Le levier 22B est ainsi placé dans le prolongement d’un axe de symétrie X” de la sonde 20B.
[0084] La pointe 23B est disposée à une extrémité du levier 22B à l’opposé du support de sonde 21 B. Elle est présente sur une surface du levier 22B de sorte à pouvoir être orientée vers la surface de l’échantillon à observer, lorsque la sonde est placée dans le berceau. Plus précisément, la pointe 23B fait saillie à partir de la surface du levier 22B qui prolonge directement la surface supérieure 212B du support de sonde 21 B. La pointe 23B a ici une forme pyramidale à base carrée de type pointe de diamant.
[0085] La figure 9 est une schématique en perspective d’une sonde 20C selon un troisième mode de réalisation. La sonde 20C comprend un support de sonde 21 C, un levier 22C et une pointe 23C.
[0086] Le support de sonde 21 C se présente la forme d’un parallélépipède rectangle comprenant une base 211 C (non visible sur la figure 9), une surface supérieure 212C opposée à la base 211 BC et 4 surfaces latérales 2131 C, 2132C, 2133C reliant ladite surface supérieure 212C à la base 211 C. La base du support de sonde 211 C a une longueur de base L’ et une largeur de base W’ avec L’>W’. La longueur de base L’ est ici supérieure à la largeur de base W’ et la base 211 C a une forme rectangulaire. De plus, le support de sonde 211 C présente une épaisseur e’. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 9, l’épaisseur de sonde e’ est proche de la largeur de base W’. Le support de sonde 21 C présente une surface latérale 2132C inclinée. Cette surface latérale inclinée 2132C est disposée à proximité du levier 22C et elle forme avec la surface supérieure 212C une arête 21321 C globalement perpendiculaire à la direction X d’extension du levier 22C. La surface latérale inclinée 2132C permet à la sonde 21 C de ne pas interférer avec le rayon laser du laser de mesure lorsque celle-ci est installée dans la tête du microscope à sonde locale.
[0087] Le levier 22C se présente sous la forme d’un ensemble allongé. Plus particulièrement, le levier 22C comprend une première partie 221 C prolongeant la surface supérieure 212C du support de sonde 21 C et une seconde partie 222C s’étendant à partir de ladite première partie 221 C du levier jusqu’à la pointe 23C. La première partie 221 C du levier 22C a une forme globalement triangulaire et elle prolonge une surface latérale 2133C (non visible sur la figure 9 mais visible sur la figure 16) du support de sonde 21 C selon la direction X. La sonde 20C est alors appelée « sonde latérale » 20C et le levier 22C est ici décentré par rapport à la largeur de base W’ du support de sonde 21 C.
[0088] La pointe 23C est disposée à une extrémité du levier 22C à l’opposé du support de sonde 21 C de sorte à pouvoir être orientée vers la surface de l’échantillon à observer, lorsque la sonde est placée dans le berceau. La pointe 23C a ici une forme de tétraèdre présentant trois plans intersectés formant une pointe ponctuelle.
[0089] Les leviers 22A, 22B, 22C présentent des dimensions bien inférieures à celles des supports de sonde 21 A, 21 B, 21 C. Ainsi les leviers 22A, 22B, 22C ont une longueur de levier de l’ordre de 0,2 mm pour une largeur de levier de 0,04 mm et une épaisseur de levier de quelques micromètres.
[0090] La figure 10 est un vue schématique en perspective d’un dispositif de détection 30A selon un premier mode de réalisation de l’invention. Ce dispositif de détection 30A comprend l’adapteur 10A décrit à la figure 1 et la sonde latérale 20C décrite à la figure 9. La sonde latérale 20C est ici collée sur la surface supérieure 12A de l’adapteur 10A. Plus particulièrement, la sonde latérale 20C est orientée parallèlement à l’adapteur 10A de sorte que la surface latérale 2131C de la sonde 20C soit parallèle à la surface latérale 18A de l’adaptateur 10A. De plus, la base 211 C de la sonde latérale 20C repose entièrement sur la surface supérieure 12A de l’adaptateur 10A et elle affleure une arête 121 A de l’adaptateur 10A. Le levier 22C est alors en projection par rapport à l’adaptateur 10A.
[0091] La figure 11 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection 30B selon un second mode de réalisation de l’invention. Dans ce second mode de réalisation, le dispositif de détection 30B comprend l’adaptateur 10B décrit à la figure 2 et la sonde 20A décrite à la figure 7. La sonde 20A est ainsi insérée et collée dans le logement 13B de l’adaptateur 10B, les dimensions de la dite sonde 20A étant adaptée audit logement 13B. Le levier 22A de la sonde 20A est alors en projection par rapport à l’adaptateur 10B.
[0092] La figure 12 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection 30C selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Dans ce troisième mode de réalisation, le dispositif de détection 30C comprend l’adaptateur 10E décrit à la figure 5 et la sonde latérale 20C de la figure 9. La sonde latérale 20C est ici collée sur les surfaces latérales 141 E et 142E de l’adaptateur 10E. Comme il a déjà été décrit plus haut, deux fentes d’évacuation 192 permettent d’évacuer un éventuel surplus de colle. Les dimensions de la sonde 20C sont adaptées au logement et le levier 22C de ladite sonde 20C est en projection par rapport à l’adaptateur 10E. En outre, l’épaisseur e’ de la sonde 20C étant identique à l’épaisseur e de l’adaptateur 10E, la surface supérieure 212C de la sonde latérale 20C est dans le même plan que la surface supérieure 12E de l’adaptateur et la surface inférieure 211C de ladite sonde latérale 20C est dans le même plan que la surface inférieure 11 E dudit adaptateur 10E.
[0093] Pour réaliser le collage des dispositifs de détection 30A, 30B, 30C, il est utilisé une colle epoxy, dans un mode de réalisation particulier. La colle epoxy est un polymère liquide themordurcissable. A partir d’une certaine température, cette colle epoxy polymérise et devient solide ce qui permet de bien maintenir l’adaptateur à la sonde dans les différents dispositifs de détection 30A, 30B, 30C. En variante, la colle est une colle acrylique. Préférentiellement, la colle acrylique polymérise sous l’action d’un rayonnement ultraviolet.
[0094] En variante, pour réaliser le brasage des dispositifs de détection 30A, 30B, 30C il est utilisé des moyens d’assemblage comprenant un matériau d’apport, tel que de l’or. Ce matériau d’apport est déposé entre l’adaptateur et la sonde dans les différents dispositifs de détection 30A, 30B, 30C pour être ensuite utilisé pour solidariser ledit adaptateur à ladite sonde au cours d’une opération thermique et/ou au cours d’une opération mécanique. Dans l’utilisation du matériau d’apport à base l’or, l’opération réalisée est une thermocompression. On notera que le matériau d’apport peut être déposé sur l’adaptateur ou sur la sonde. En variante, le matériau d’apport est déposé à la fois sur l’adaptateur et sur la sonde.
[0095] La figure 13 illustre une partie d’un microscope à sonde locale comprenant le dispositif de détection 30C de la figure 12. Ce microscope à sonde locale est un microscope à force atomique.
[0096] Le microscope à sonde locale de la figure 13 comporte une tête 50, un berceau 40 fixé à ladite tête 50 par deux vis 51 , une lame élastique 52 de maintien fixée à ladite tête par une vis 53. Le berceau 40 a globalement une forme en U et à l’intérieur de ce berceau est placé le dispositif de détection 30C. Le berceau a par exemple une longueur de berceau de 3,4 mm ±0,05 mm et une largeur de berceau de 1,6 mm ±0,05 mm. Plus particulièrement, le dispositif de détection 30C repose sur une surface S du berceau 40, ladite surface S étant représentée en grisée sur la figure 13. La base de la sonde 20C du dispositif de détection 30C est ainsi supportée par le berceau au niveau de cette surface S. La sonde 20C a des dimensions réduites par rapport au berceau 40. L’adaptateur 10E permet ainsi d’adapter la taille de cette sonde 20C au berceau 40. Dans un mode de réalisation particulier, la largeur W’ de la base de la sonde est inférieure d’au moins 1 mm à la largeur d’adaptateur W. A titre d’exemple, on peut utiliser une sonde latérale de largeur 0,5 mm et un adaptateur de largeur 1 ,6 mm. Par largeur W d’adaptateur, on entend ici la largeur W maximale de cet adaptateur. Les dimensions de l’adaptateur 10E sont ainsi déterminées pour coincer le dispositif de détection 30C dans le berceau 40. Il est prévu également une lame élastique 52 de maintien adaptée pour appuyer le dispositif de détection 30C contre la surface S du berceau 40. La sonde 20C est ainsi complètement alignée dans le berceau 40 selon les directions X et Y et le microscope à sonde local peut fonctionner de manière optimale. Dans le cas où il est nécessaire de changer de sonde, il suffit à l’utilisateur de désaccoupler la lame élastique 52 du dispositif de détection 30C et de retirer l’ensemble de ce dispositif 30C hors du berceau 40. On notera que la tête 50 du microscope donne un certain angle au dispositif de détection. Ainsi, lors du balayage de la surface à imager par la pointe du dispositif de détection, le levier de ce dispositif n’est pas totalement parallèle à cette surface à imager. Ce levier fait un angle compris entre 7 et 13° par rapport à ladite surface à imager.
[0097] Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un dispositif de détection.
[0098] Les figures 14 et 15 illustrent un procédé de fabrication du dispositif de détection 30B de la figure 11. Ce procédé de fabrication comprend une étape de réalisation de la sonde 20A par gravure physique d’un substrat de silicium 80. Préférentiellement, l’étape de réalisation de la sonde 20A utilise la gravure plasma DRIE. Une pluralité de sonde 20A peut être ainsi fabriquée en série à partir d’un même substrat. L’épaisseur de la sonde 20A correspond ici à l’épaisseur du substrat de silicium. Une fois les contours de la sonde 20A réalisés celle-ci est maintenue au substrat par un élément de liaison sacrificiel 81. Cet élément de liaison sacrificiel 81 est destiné à être séparé de la sonde 20A lorsque celle-ci est prélevée. Dans le mode de réalisation de la figure 14, la sonde 20A est prélevée par un OPP (pour Outil de Pick and Place) 70. L’OPP 70 se présente ici sous la forme d’un tube qui vient se positionner sur la surface supérieure de la sonde 20A pour se lier à elle. Cette liaison est par exemple réalisée par une mise sous vide dans le tube de ORR 70. La sonde 20A est ensuite emmenée par ORR 70 jusqu’au logement 13B de l’adaptateur 10B pour y être solidarisé avec l’adaptateur 10B par des moyens de collage. Préférentiellement, le logement 13B comprend des moyens de guidage (non représentés) pour le guidage de la sonde 20A dans l’adaptateur 10B. Ces moyens de guidage sont, par exemple, des rainures de guidage présentes dans les surfaces latérales 14B du logement 13B.
[0099] Les figures 16 et 17 illustrent un autre procédé de fabrication du dispositif de détection 30C de la figure 12. Ce procédé de fabrication comprend une étape de réalisation de la sonde 20C par gravure physique d’un substrat de silicium 80. Préférentiellement, l’étape de réalisation de la sonde 20C utilise la gravure plasma DRIE. Une pluralité de sonde 20C peut être ainsi fabriquée en série à partir d’un même substrat 80. La sonde est ici tournée à 90° dans le substrat ce qui permet de densifier le nombre de sondes fabriqué. Ainsi, c’est la largeur W’ de la sonde qui correspond à l’épaisseur du substrat de silicium. A titre d’exemple, cette largeur W’ est de 0,5 mm. Une fois les contours de la sonde 20C réalisés celle-ci est maintenue au substrat par un élément de liaison sacrificiel 81. Cet élément de liaison sacrificiel
81 est destiné à être séparé de la sonde 20B. On notera également qu’une rainure
82 est réalisée dans le substrat de silicium 80. Dans le mode de réalisation de la figure 16, l’adaptateur 10E est amené jusqu’au substrat de silicium 80. L’adapteur 10E a été réalisé préalablement. Il a par exemple été réalisé dans le même substrat de silicium 80 que la sonde 20C par gravure physique, telle que la gravure plasma DRIE. En variante, il a été réalisé dans un autre substrat de silicium. Dans une autre variante, l’adaptateur 10E a été réalisé par un procédé de fabrication différent de celui de la sonde 20C. La partie 19 en forme de tenon de l’adaptateur 10E est amenée au-dessus de la rainure 82. A la figure 17, cette partie 19 en forme de tenon est insérée dans la rainure 82 et l’adaptateur 10E vient se positionner contre la sonde 20A pour y être solidarisé par des moyens de collage. La rainure 82 assure un rôle de guidage de l’adaptateur 10E par rapport à la sonde 20C. La sonde 20C est ensuite désolidarisée du substrat de silicium 90 par l’élément de liaison sacrificiel 81 , ce qui libère l’ensemble du dispositif de détection 30C. Celui-ci peut-alors être placé dans une zone de stockage en vue d’être utilisé ultérieurement dans un microscope à sonde locale.
[0100] On notera que les chanfreins 191 de l’adaptateur 10E favorisent l’insertion de la partie 19 en forme de tenon dans la rainure 82.
[0101 ] On notera également que le logement 13F favorise un positionnement stable de l’adaptateur 10E par rapport au substrat de silicium 80, le temps que la colle liant la sonde et l’adaptateur se durcisse.
[0102] Les procédés de fabrication ainsi proposés aux figures 14 à 17 comportent également une étape de cuisson en vue de durcir la colle utilisée pour le maintien de la sonde avec l’adaptateur.
[0103] Les procédés permettent de constituer de manière simple et pratique des dispositifs de détection adaptables à un berceau standard d’un microscope à sonde locale.
[0104] L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier.
[0105] Ainsi, la sonde latérale 20C de la figure 9 a été associée à l’adaptateur 10E de la figure 5. Dans une mode de réalisation préférentiel, cette association est réalisée à l’aide d’un Outil de Pick and Place. En variante, la sonde latérale 20C est associée avec n’importe quel adaptateur 10A-10D et 10F.
[0106] Ainsi, la sonde classique 20A de la figure 7 a été associée avec l’adaptateur 10B de la figure 2. En variante, la sonde classique 20A est associée avec n’importe quel adaptateur 10A, 10C-10F.
[0107] Ainsi, la sonde classique 20B de la figure 8 est associée avec n’importe quel adaptateur 10A-10F.
[0108] Ainsi, l’adaptateur 10E comprend plusieurs logements 13E, 13F pour s’adapter à la sonde 20C. En variante, l’adaptateur 10E comprend toute autre forme complémentaire à la sonde 20C, par exemple des formes de type puzzle. [0109] Ainsi, pour la solidarisation de l’adaptateur 10E avec la sonde 20C, ledit adaptateur 10E est positionné dans la rainure 82 en suivant un mouvement vertical (direction Y dans la figure 16) globalement perpendiculaire au substrat de silicium 80. En variante, dans le mode de réalisation de la figure 3 dans lequel l’adaptateur a une forme en U, l’adapteur 10C est en plus déplacé horizontalement selon la direction X de la figure 16 pour s’emboîter dans la sonde.
[0110] Ainsi, la colle utilisée pour assembler la sonde et l’adaptateur est électriquement conductrice. Il est alors possible d’associer l’adapteur 10F de la figure 6 avec une sonde comportant une pointe dotée d’une piste électrique. La colle électriquement conductrice assure une continuité électrique entre ladite sonde et ledit adaptateur. Le courant parcouru dans la sonde peut être un courant alternatif ou un courant continu.
[0111] Ainsi, la colle utilisée pour assembler la sonde et l’adaptateur est compatible avec l’utra-vide. Le dispositif de détection est alors adapté pour fonctionner dans une chambre à ultra-vide d’un microscope.
[0112] Ainsi, à la figure 13 le support de la sonde 20C s’arrête exactement à la limite de la surface S du berceau 40. En variante, le support de la sonde 20C déborde de la surface S du berceau 40. Dans une autre variante, le support de la sonde 20C est en retrait par rapport à la limite de la surface S du berceau 40.
[0113] Ainsi sur les figures 7 à 17, la pointe de la sonde est représentée comme étant acérée. En variante, la pointe de la sonde a une forme sphérique. Ce type de pointe arrondie est utilisé pour des applications particulières, telles que la métrologie en biologie.
[0114] Enfin, le dispositif de détection a été illustré comme un composant d’un microscope à force atomique conventionnel. En variante, le microscope à force atomique est dynamique et le levier du dispositif est mis en vibration selon l’un de ses modes propres de flexion. En variante, la pointe du dispositif de détection se rétracte à proximité de la surface à balayer.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau (40) d’un microscope à sonde locale (50), ledit dispositif de détection comprenant une sonde (20A, 20B, 20C) comportant :
- un support (21 A, 21 B, 21 C);
- un levier (22A, 22B, 22C) s’étendant à partir du support (21 A, 21 B, 21 C);
- une pointe (23A, 23B, 23C) disposée à une extrémité du levier (22A, 22B, 22C), à l’opposé dudit support (21 A, 21 B, 21 C); caractérisé en ce que, la sonde (20A, 20B, 20C) ayant des dimensions réduites par rapport au berceau (40), le dispositif de détection (30A, 30B, 30C) comprend un adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) solidaire de la sonde (20A, 20B, 20C) pour adapter ladite sonde (20A, 20B, 20C) au berceau (40) et en ce que ledit adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) est solidaire de ladite sonde (20A, 20B, 20C) par des moyens de collage comprenant au moins une colle ou par des moyens d’assemblage comprenant un matériau d’apport utilisé pour solidariser ledit adaptateur à ladite sonde au cours d’une opération de brasage.
[Revendication 2] Dispositif de détection selon la revendication 1 , le support de la sonde (21 A, 21 B, 21 C) comprenant une base (211 A, 211 B, 211 C) destinée à être supportée par le berceau (40), ladite base (211 A, 211 B, 211 C) ayant une longueur de base L’ et une largeur de base W’, tel que L’>W’, dans lequel ledit adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E,10F) a une largeur d’adaptateur W supérieure d’au moins 1 mm à la largeur de base W’ dudit support de la sonde (20A, 20B, 20C).
[Revendication 3] Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la sonde (20C) est solidarisée avec l’adaptateur (10A) via la base (211 C) de ladite sonde, ladite base étant alors supportée par le berceau (40) par l’intermédiaire dudit adaptateur (10A).
[Revendication 4] Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’adaptateur (110B, 10C, 10D, 10E, 10F) comprend un logement (13B, 13C, 13D, 13D, 13E) destiné à recevoir ladite sonde (20A, 20B, 20C).
[Revendication 5] Dispositif de détection selon la revendication 4, l’adaptateur (10B, 10C, 10D, 10E, 10F) ayant une épaisseur e, dans lequel le logement (13B, 13C, 13D, 13D, 13E) traverse ladite épaisseur e de l’adaptateur (1 OB, 10C, 10D, 10E, 10F).
[Revendication 6] Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de collage comprennent une colle epoxy ou une colle acrylique.
[Revendication 7] Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit dispositif de détection (30B, 30C) comprend au moins une fente d’évacuation (192), ladite fente d’évacuation étant destinée à évacuer un surplus de colle.
[Revendication 8] Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le matériau de l’adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) est sélectionné parmi une liste de matériaux comprenant :
- un substrat de silicium ;
- un métal ;
- un semi-conducteur ;
- une céramique ;
- un polymère ;
- une résine époxyde renforcée de fibre de verre de type FR4.
[Revendication 9] Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) comprend au moins une piste électrique (60).
[Revendication 10] Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le support de la sonde (21 A, 21 B, 21 C) a une autre surface dite surface supérieure (212A, 212B, 212C), opposée à la base (211 A, 211 B, 211 C), le levier (22A, 22B, 22C) de la sonde prolongeant ladite surface supérieure.
[Revendication 11] Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le support de la sonde (21 C) a une surface latérale (2133C) reliant la surface supérieure (212C) du support à la base (211 C), le levier (22C) de la sonde (20C) prolongeant ladite surface latérale 2133C.
[Revendication 12] Dispositif de détection selon la revendication 11 , dans lequel la surface latérale (2133C) du support de la sonde (21 C) est solidarisée avec l’adaptateur dans le logement (13C, 13D).
[Revendication 13] Procédé de fabrication d’un dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau (40) d’un microscope à sonde locale (50), ledit procédé de fabrication comportant les étapes suivantes :
- réalisation d’une sonde (20A, 20B, 20C) par gravure physique d’un substrat de silicium (80), telle que la gravure plasma DRIE, ladite sonde comportant :
- un support (21 A, 21 B, 21 C) ;
- un levier (22A, 22B, 22C) s’étendant à partir du support ;
- une pointe (23A, 23B, 23C) disposée à une extrémité du levier (22A, 22B, 22C), à l’opposé dudit support (21 A, 21 B, 21 C) ;
- la sonde (20A, 20B, 20C) ayant des dimensions réduites par rapport au berceau (40), réalisation d’un adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) destiné à être solidaire de la sonde (20A, 20B, 20C) pour adapter ledit dispositif de détection (30A, 30B, 30C) au berceau (40) ;
- solidarisation de la sonde (20A, 20B, 20C) avec l’adaptateur (10A, 10B, 10C,
10D, 10E, 10F) par des moyens de collage ou par des moyens d’assemblage comprenant un matériau d’apport utilisé pour solidariser ledit adaptateur à ladite sonde au cours d’une opération de brasage.
[Revendication 14] Procédé de fabrication selon la revendication 13, dans lequel ledit procédé de fabrication comprend, préalablement à l’étape de solidarisation, une étape de guidage entre l’adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) et la sonde (20A, 20B, 20C).
[Revendication 15] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 13 ou 14, dans lequel ledit procédé de fabrication comprend une étape de désolidarisation de la sonde par rapport au substrat de silicium (80).
[Revendication 16] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel l’adapteur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) est réalisé par gravure physique d’un substrat de silicium, telle que la gravure plasma DRIE.
[Revendication 17] Microscope à sonde locale comportant un dispositif de détection (30A, 30B, 30C) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.
EP20797764.6A 2020-03-09 2020-10-28 Dispositif de détection pour microscope à sonde locale Pending EP4118440A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2002307A FR3107962B1 (fr) 2020-03-09 2020-03-09 Dispositif de détection pour microscope à sonde locale
PCT/EP2020/080314 WO2021180347A1 (fr) 2020-03-09 2020-10-28 Dispositif de détection pour microscope à sonde locale

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4118440A1 true EP4118440A1 (fr) 2023-01-18

Family

ID=72356036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20797764.6A Pending EP4118440A1 (fr) 2020-03-09 2020-10-28 Dispositif de détection pour microscope à sonde locale

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230184809A1 (fr)
EP (1) EP4118440A1 (fr)
FR (1) FR3107962B1 (fr)
WO (1) WO2021180347A1 (fr)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5253515A (en) 1990-03-01 1993-10-19 Olympus Optical Co., Ltd. Atomic probe microscope and cantilever unit for use in the microscope
AU3794893A (en) * 1992-03-13 1993-10-05 Park Scientific Instruments Corp. Scanning probe microscope
JP3466067B2 (ja) * 1997-11-20 2003-11-10 セイコーインスツルメンツ株式会社 カンチレバーユニット
EP1544865B1 (fr) * 2003-12-17 2007-02-14 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum (IMEC) Procédé de fabrication de sondes pour microscopie à force atomique
DE102015210159B4 (de) * 2015-06-02 2018-09-20 Carl Zeiss Smt Gmbh Sondensystem und Verfahren zum Aufnehmen einer Sonde eines Rastersondenmikroskops

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021180347A1 (fr) 2021-09-16
US20230184809A1 (en) 2023-06-15
FR3107962A1 (fr) 2021-09-10
FR3107962B1 (fr) 2022-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3325981B1 (fr) Sonde pour microscopie a force atomique a faible encombrement et microscope a force atomique comprenant une telle sonde
WO2007080259A1 (fr) Systeme micro-electromecanique comprenant une partie deformable et un detecteur de contrainte
EP0230336B1 (fr) Dispositif opto-électronique pour montage en surface
US7552625B2 (en) Force sensing integrated readout and active tip based probe microscope systems
WO2006069847A1 (fr) Tete de mesure pour instrument de nano-indentation et procede de mesure utilisant une telle tete
EP2866000B1 (fr) Dispositif optomécanique d'actionnement et/ou de détection du déplacement d'un élément mécanique, notamment pour la détection gravimétrique
EP0218546B1 (fr) Dispositif de micropositionnement
Sun et al. Near‐field scanning Raman microscopy using apertureless probes
EP2150799A1 (fr) Sonde pour microscopie a force atomique
CN111458780B (zh) 可调谐法布里-珀罗滤波器元件及其制造方法和光谱仪设备
Rasool et al. A low noise all-fiber interferometer for high resolution frequency modulated atomic force microscopy imaging in liquids
EP0573421B1 (fr) Installation pour l'etude ou la transformation de la surface d'echantillons places dans le vide ou dans une atmosphere controlee
EP1779087B1 (fr) Cellule de mesure de piezorheometre et piezorheometre correspondant
EP2312325A1 (fr) Procédé et structure de caractérisation d'une pointe de microscopie à force atomique
Högele et al. Fiber-based confocal microscope for cryogenic spectroscopy
FR2975935A1 (fr) Outil pour pince microtechnique
EP4118440A1 (fr) Dispositif de détection pour microscope à sonde locale
EP2866020A1 (fr) Dispositif de détection électromécanique, pour la détection gravimétrique, et procédé de fabrication du dispositif
FR3021309A1 (fr) Dispositif microelectronique et/ou nanoelectronique capacitif a compacite augmentee
EP0241061A2 (fr) Dispositif pour la mesure de l'orientation de matériaux massifs monocristallins par la méthode de Laüe
FR3047316A1 (fr) Procede de caracterisation d'un echantillon combinant une technique de caracterisation par rayons x et une technique de caracterisation par spectrometrie de masse a ionisation secondaire
Chuang et al. Compact variable-temperature scanning force microscope
EP3312616A1 (fr) Sonde pour microscopie a force atomique miniaturisee et a faible encombrement
FR2887986A1 (fr) Procede de caracterisation d'un objet deformable et capteur pour la mise en oeuvre d'un tel procede
EP0838658B1 (fr) Capteur à effet tunnel, notamment pour relever la topographie d'une surface

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20221003

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)